[發明專利]一種深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 202011494767.6
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112666012B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王明洋;李杰;李志浩;蔣海明;紀玉國;熊自明;盧浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗裝置，包括由反力墻圍成的箱體，箱體內容置深部巖體模擬材料試件；箱體側面的反力墻上均設有第一水膠囊和第一油囊，第一油囊向第一水膠囊施加壓力，第一水膠囊向試件施加壓力；箱體頂部反力墻的底面上設有第二水膠囊和第二油囊，第二油囊向第二水膠囊施加壓力，第二水膠囊向試件施加壓力；箱體頂部反力墻的頂面上設有液壓沖擊裝置，液壓沖擊裝置貫穿箱體頂部的反力墻，并沖擊第二水膠囊；本發明采用第一油囊、第一水膠囊、第二油囊和第二水膠囊對試件進行加壓，模擬施加高地應力環境，并采用液壓沖擊裝置和第二水膠囊對試件施加應力脈沖，模擬大當量爆炸地沖擊擾動。

技術領域

本發明涉及深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗技術領域，具體是一種深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗裝置。

背景技術

在采礦及隧道開挖過程中，有一個非常重要的問題需要考慮，即爆炸擾動及開挖擾動對深部地下工程的地沖擊擾動問題。深部巖體存在于高應力環境中，在長期的地質作用下蘊含著大量的地質構造變形能。在施工開挖卸荷擾動和爆炸地沖擊擾動作用下，地質構造變形能得到釋放，且遠大于輸入的爆炸擾動能量，由此可能誘發分區破裂、大變形、巖爆、工程性地震等災害。因此為防止上述災害發生，明確深部巖體在爆炸地沖擊擾動下的力學行為是迫切的研究需要。由于自然界中的深部巖體在長期的自然造物因素的影響和作用下形成了復雜的結構特征，人為開挖卸荷的影響使得問題更加復雜，所以難以通過理論分析和數值模擬對其進行準確定量描述。

在滿足相似理論的基礎上，模型實驗能夠復現工程現場中發生的現象，并可以根據再現的現象分別控制影響實驗結果的主要因素，控制過程清晰明了，控制范圍可調，是十分可行的方法。目前大規模爆炸的地沖擊擾動是通過少量炸藥爆炸來實現，該方法產生的爆炸為點源擾動，與真實爆炸在遠場的傳播的爆炸載荷相差較大，很難做到當量可調，并且具有相當高的危險性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗裝置，以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種深部巖體爆炸地沖擊擾動模擬試驗裝置，包括由反力墻圍成的箱體，箱體內容置深部巖體模擬材料試件；箱體側面的反力墻上均設有第一水膠囊和第一油囊，第一油囊置于第一水膠囊的周圍，且第一油囊與第一水膠囊之間固定連接，第一油囊向第一水膠囊施加壓力，第一水膠囊向深部巖體模擬材料試件施加壓力；箱體頂部反力墻的底面上設有第二水膠囊和第二油囊，第二油囊置于第二水膠囊的周圍，且第二油囊與第二水膠囊之間固定連接，第二油囊向第二水膠囊施加壓力，第二水膠囊向深部巖體模擬材料試件施加壓力；箱體頂部反力墻的頂面上設有液壓沖擊裝置，液壓沖擊裝置貫穿箱體頂部的反力墻，并沖擊第二水膠囊。

進一步的，第二水膠囊包括從上到下依次密封固定連接的第一限向管、第一錐形殼體和柔性橡膠，第一限向管與箱體頂部反力墻的底面活動連接，第一限向管內設有封水活塞，第一限向管、第一錐形殼體、柔性橡膠和封水活塞之間圍成用于裝水的第一封閉空間，柔性橡膠置于深部巖體模擬材料試件的上方，封水活塞上設有排氣管。

進一步的，第二油囊包括依次密封固定連接的第二限向管、第二錐形殼體和外圓環，第二限向管與箱體頂部反力墻的底面活動連接，第二限向管套設于第一限向管上，且與第一限向管貼合固定連接，第二錐形殼體與第一錐形殼體貼合固定連接，外圓環與第二限向管平行且相對設置，第二限向管和外圓環之間設有封油活塞，第二限向管、第二錐形殼體、外圓環和封油活塞之間圍成用于裝油的第二封閉空間。

進一步的，封水活塞與第一限向管之間設有密封圈，封油活塞與外圓環之間設有密封圈，封油活塞與第二限向管之間設有密封圈。