[發明專利]炮孔孔底消能裝置

在審

• 申請號: 202111515496.2
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114353611A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 羅笙;嚴鵬;盧文波;陳明;王高輝;盧昂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F42D5/045
• 分類號: F42D5/045;F42D1/08;F42D3/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅敏清

本發明提供一種炮孔孔底消能裝置，包括：透鏡，其設置在炮孔中且靠近炸藥設置；透鏡底座，其與透鏡背離炸藥的一側連接，在透鏡底座內部還設置有消能結構，所述消能結構位于透鏡焦點處；緩沖層，其填充在炮孔孔底且所述透鏡底座設置在所述緩沖層上，所述緩沖層用于緩解炸藥對透鏡和透鏡底座帶來的沖擊。本發明可最大限度地降低傳向孔底方向的能量，同時不會將該部分能量傳遞到其他方向，可極大限度地控制孔底附近的損傷。

技術領域

本發明屬于巖體爆破開挖的技術領域，具體涉及一種基于應力波透鏡的炮孔孔底消能裝置。

背景技術

在工程建設中，通常會面臨大量的巖石基礎開挖，巖石基礎面作為工程建筑物的永久承載面，其開挖成型質量會直接影響上部建筑物的穩定和安全。鉆孔爆破作為一種快速高效的巖石開挖方法，在完成爆破破巖的同時會產生一些諸如爆破振動和爆破損傷等負面影響，勢必會對巖石基礎面的成型質量產生一定的危害，因此巖石基礎面的開挖成型和質量控制一直是進行鉆孔爆破時的關鍵問題。為了最大程度地降低爆炸荷載對保留巖體的損傷，在巖石基礎面的開挖成型過程中，我國規范普遍推薦了一種預留保護層的開挖方法。在長期的開挖實踐中，一系列的保護層開挖方法不斷地出現和發展，常見的保護層開挖方法主要有以下幾種：分層爆破開挖法、水平光爆開挖法、水平預裂開挖法和孔底設柔性墊層一次爆除法，這些方法在保護層開挖時都有著自己的優勢和不足之處，分層開挖法的開挖成型效果好但是施工效率低下，水平光爆和水平預裂開挖法的開挖成型質量高但需要鉆設水平孔、施工速度慢，孔底設柔性墊層一次爆除法由于不需要鉆設水平孔，因此施工效率高，但是開挖成型和損傷控制效果較差。

針對于以上問題，中國專利CN201310170450.0公開了一種在炮孔底部施加錐形聚-消能結構的爆破開挖方法，中國專利CN201710189621.2公開了一種用于豎直孔爆破的沖擊塑性復合球狀消能結構，中國專利CN201910226828.6公開了一種適用適用于巖石基礎開挖成型的高波阻抗定向滑落組合消能體，前兩種方案分別在孔底布置了錐形和球形的高波阻抗墊塊，用于反射爆炸沖擊波的能量，第三種方案是對前面兩種方案的改進，他們均可以一定程度減少透射至孔底的爆炸能量，進而減小孔底巖體的損傷深度，但在炮孔有一定傾斜角度或其他需要對垂直于炮孔方向的能量進行調控的情況下，現有技術反射的應力波就成為了缺點。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足之處，提供一種炮孔孔底消能結構，該裝置可最大限度地降低傳向孔底方向的能量，同時不會將該部分能量傳遞到其他方向，可極大限度地控制孔底附近巖體的損傷。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種炮孔孔底消能裝置，包括：

透鏡，其設置在炮孔中且靠近炸藥設置；

透鏡底座，其與透鏡背離炸藥的一側連接，在透鏡底座內部還設置有消能結構，所述消能結構位于透鏡焦點處；

緩沖層，其填充在炮孔孔底且所述透鏡底座設置在所述緩沖層上，所述緩沖層用于緩解炸藥對透鏡和透鏡底座帶來的沖擊。

進一步地，所述透鏡為凹透鏡，且透鏡材料的波速V_a大于透鏡底座材料的波速V_b及爆轟速度V_c。

進一步地，在透鏡底座內設置有圓柱形空腔，所述消能結構填充在所述圓柱形空腔中。

進一步地，圓柱形空腔高度為透鏡底座高度的1/6-1/2，且圓柱形空腔橫切面半徑不大于透鏡底座半徑的1/3。

進一步地，圓柱空腔重心與透鏡重心之間的距離設置為：

其中，V_a為透鏡材料的波速，V_b為透鏡底座材料的波速，V_c為爆轟速度，D為凹透鏡最小厚度；r為凹透鏡的曲率半徑。