[發明專利]拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 202110730199.3
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113432963A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 姚穎康;賈永勝;孫金山;謝先啟;劉昌邦;黃小武;蔣楠;謝全民;陳德志;趙珂
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/303
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發明涉及塌落體觸地沖擊荷載特征獲取的物理模型試驗裝置技術領域，具體涉及拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置及其實驗方法，包括塌落體荷載模型、模型試驗箱、加載實施裝置和監控量測系統，所述模型試驗箱包括試驗箱，試驗箱外側設置有泡沫，試驗箱內設置有“上硬下軟”和“上軟下硬”兩種層狀地面結構。本裝置可以簡單有效的模擬高層高聳結構爆破拆除塌落體觸地沖擊及其荷載特征的定量觀測，解決了高層高聳結構爆破拆除過程中塌落體觸地沖擊荷載特征測試難、荷載特征理論研究缺乏實測數據與試驗支撐等難題，為高層高聳結構的爆破拆除安全與保護對象的安全防護設計提供理論基礎與試驗支撐。

技術領域

本發明涉及塌落體觸地沖擊荷載特征獲取的物理模型試驗裝置技術領域，具體涉及拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置及其實驗方法。

背景技術

爆破拆除方式因具有安全、高效、經濟、環保等優點，已成為復雜環境下高層高聳結構拆除的首選方式。爆破拆除過程中，結構倒塌觸地沖擊及其振動可能會造成鄰近建(構) 筑物、設施設備、地下管線、地鐵隧道等重要保護目標的損壞，是爆破拆除工程最突出的有害效應。因此，拆除爆破設計階段需對塌落體的觸地沖擊荷載特征以及鄰近保護目標位置處的質點振動速度與結構的動態響應特性做出預測和校核，并制定安全有效的防護措施。

但在現有技術中，并未公開有一種相應的實驗裝置來提供理論研究，對現有的沖擊荷載特征無法進行準確的獲取以及研究。

發明內容

針對問題，本發明提供了拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置，包括塌落體荷載模型、模型試驗箱、加載實施裝置和監控量測系統，所述模型試驗箱包括試驗箱，試驗箱外側設置有泡沫，試驗箱內設置有“上硬下軟”和“上軟下硬”兩種層狀地面結構；所述加載試驗裝置與所述塌落體荷載模型相連，所述模型試驗箱位于所述加載試驗裝置的下方，所述監控量測系統安裝在所述加載試驗裝置上。

作為本發明的再進一步技術方案是：所述塌落體荷載模型中的塌落體在觸地時與土體的接觸方式共設置有三種：分別為平面接觸、棱邊接觸和弧面接觸。

作為本發明的再進一步技術方案是：所述“上硬下軟”層狀地面結構為：在試驗箱內設置有混凝土面板，在混凝土面板下側布置有粉質黏土層；所述“上軟下硬”層狀地面結構為：在試驗箱內設置有粉質黏土層，在粉質黏土層下側布置有碎石土。

作為本發明的再進一步技術方案是：所述加載試驗裝置包括小型龍門吊，在小型龍門吊上安裝有定滑輪，定滑輪上穿過有主纜繩，所述主纜繩一端連接有絞車，主纜繩另一端連接有連接鉤，所述連接鉤與所述塌落體荷載模型相連。

作為本發明的再進一步技術方案是：所述監控量測系統包括加速度計、土壓力計、土體位移計、應變片、動態信號采集儀、激光發射器、光電接收裝置、標尺和高速攝像機，在所述試驗箱沿落錘點徑向布設有三組測點，每組測點包括混凝土表面的動態應變測試點，在所述動態應變測試點均布置有所述應變片，沿試驗箱的深度方向均勻布置有土壓力計、位移計和加速度計，在所述小型龍門吊上對稱設置有兩組激光發射器和光電接收裝置，在所述試驗箱一側放置有標尺，所述試驗箱正前方布置有高速攝像機。

一種基于上述所述的拆除塌落體觸地沖擊荷載特征獲取實驗裝置的實驗方法，包括如下步驟：

1)試驗箱的制作以及監控量測系統的布置：試驗箱內設置有“上硬下軟”和“上軟下硬”兩種層狀地面結構，同時考慮模型試驗的相似理論以及試驗的實際可操作性，計算獲得基本物理量的相似比尺，選取典型地層模型，制作與兩種典型地層相似的三維縮尺模型；在所述試驗箱沿落錘點徑向布設有三組測點，每組測點包括混凝土表面的動態應變測試點，在所述動態應變測試點均布置有所述應變片，沿試驗箱的深度方向均勻布置有土壓力計、位移計和加速度計，在所述小型龍門吊上對稱設置有兩組激光發射器和光電接收裝置，在所述試驗箱一側放置有標尺，所述試驗箱正前方布置有高速攝像機；