[發明專利]一種模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110756140.1
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113671026A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 劉婷婷;曾樂樂;李闖闖;李新平;丁鹿陽;向昌;黃文旭
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22;G09B23/10;G09B23/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡振

本發明公開了一種模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置及實驗方法，包括：可拆卸的實驗箱，所述實驗箱具有空腔，待實驗的巖體設于所述空腔中，所述實驗箱緊密包裹所述巖體，所述巖體的表面以及所述巖體內埋置地設有應變位移傳感器，所述實驗箱相對的兩側均對稱的設有撞擊機構，所述撞擊機構包括具有半球弧面的撞擊塊，所述撞擊塊可直接撞擊所述巖體的表面。通過在實驗箱空腔中設置巖體樣品，巖體內設置應變位移傳感器，空腔外設置千斤頂，可施加壓力模擬深部巖體狀態，實驗箱相對的兩側設置具有半球弧面的撞擊的撞擊機構對巖體進行球面波撞擊，從而實現了針對球面波在巖體中傳播的實驗，具有結構簡單，易操作等優點。

技術領域

本發明涉及巖石動力學實驗技術領域，特別是涉及一種模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置及實驗方法。

背景技術

隨著我國深部金屬礦山開采、西部水利水電與交通工程建設的大規模推進，由于構造活動強烈、地質條件復雜、地應力高，深部工程安全開挖(開采)過程中的爆破破巖機制是需要重點弄清的關鍵科學問題。其中，高應力條件下巖體爆破問題日益受到國內外學者重視，人們采用試驗、理論分析和數值模擬等方法對高地應力巖體爆破過程進行研究。在現階段已有很多針對于平面應力波情況的研究，而當波陣面為曲面的情況，如柱面波和球面波，研究尚不成熟。在許多實際工程爆破問題中，會遇到在球形腔壁或柱形腔壁上受到爆炸載荷等情況的問題，需要將這些問題處理為球面波或柱面波的傳播問題，現有實驗裝置中沒有針對模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置。

發明內容

本發明的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，為此，本發明提出一種模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置及實驗方法。

根據本發明第一方面實施例的模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置，包括：可拆卸的實驗箱，所述實驗箱具有空腔，待實驗的巖體設于所述空腔中，所述實驗箱緊密包裹所述巖體，所述巖體的表面以及所述巖體內埋置地設有應變位移傳感器，所述實驗箱相對的兩側均對稱的設有撞擊機構，所述撞擊機構包括具有半球弧面的撞擊塊，所述撞擊塊可直接撞擊所述巖體的表面。

根據本發明第二方面實施例的模擬球面波在巖體中傳播的實驗方法，包括如下步驟：

1)在所述空腔中澆筑石膏，以制作成待實驗的所述巖體，所述巖體的表面和所述巖體內埋置地設置所述應變位移傳感器；

2)設置所述固定調節結構以對所述巖體進行固定并控制壓力；

3)將制作安裝好的所述模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置放置在水平實驗臺上；

4)所述應變位移傳感器電連接至計算機，啟動應變位移傳感器；

5)啟動撞擊機構對所述巖體進行球面波撞擊實驗，計算機記錄應變位移傳感器反饋的數據；

6)重復步驟2)至步驟5)，獲得多組數據。

有益效果：通過在實驗箱空腔中設置巖體樣品，巖體內設置應變位移傳感器，實驗箱相對的兩側設置具有半球弧面的撞擊的撞擊機構對巖體進行球面波撞擊，從而實現了針對球面波在巖體中傳播的實驗，具有結構簡單，易操作等優點。

在本發明的一些實施例中，所述模擬球面波在巖體中傳播的實驗裝置還包括圍梁，所述實驗箱固設于所述圍梁內，所述實驗箱中除了設有撞擊機構的兩側，其他各側與所述圍箱之間均設有固定調節結構。

在本發明的一些實施例中，所述撞擊機構包括動力結構以及連接結構，所述連接結構的一側與所述動力結構固接，相對的另一側與所述撞擊塊可拆卸地固接。

在本發明的一些實施例中，所述連接結構包括第二連接桿以及至少兩個相互平行且間隔設置的第一連接桿，其中兩個所述第一連接桿的一端均與所述動力結構固接，另一端分別與所述第二連接桿的兩端固接。

在本發明的一些實施例中，所述撞擊塊可拆卸地固接于所述第二連接桿，所述撞擊塊指向所述巖體的中心設置。