[發(fā)明專利]地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211545415.8
• 申請(qǐng)日: 2022-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN115615830B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江貝;馬玉琨;徐奴文;章沖;蔣振華;王帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;山東能源集團(tuán)有限公司;北京數(shù)字巖石科技有限公司;北京力巖科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N33/24;G09B23/40
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發(fā)明提供地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)與方法，涉及巖爆控制物理模擬試驗(yàn)領(lǐng)域，包括巖爆相似模擬材料雙因素評(píng)價(jià)，巖爆模擬試驗(yàn)系統(tǒng)多參量選擇，隧巷道模型逆序組合搭建，試驗(yàn)結(jié)果監(jiān)測及綜合評(píng)價(jià)反饋。巖爆相似模擬材料雙因素評(píng)價(jià)為通過綜合考慮強(qiáng)度和巖爆現(xiàn)象進(jìn)行相似材料選擇和配比選擇。巖爆模擬試驗(yàn)系統(tǒng)多參量選擇包括加載裝置選擇、反力裝置選擇、監(jiān)測體系選擇、系統(tǒng)保護(hù)裝置選擇。隧巷道模型逆序組合搭建包括隧道物理模型組合搭建和巷道物理模型逆序搭建。試驗(yàn)結(jié)果監(jiān)測及綜合評(píng)價(jià)反饋包括試驗(yàn)結(jié)果監(jiān)測及反饋優(yōu)化。能夠?qū)崿F(xiàn)地下工程巖爆現(xiàn)象成功模擬和模擬過程監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖爆控制物理模擬試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

隨著地下工程不斷向深部發(fā)展，深埋礦山巷道、深埋隧道的建設(shè)已經(jīng)成為工程建設(shè)中的最為常見的工程類型。由于埋深大，建設(shè)過程面臨著高地應(yīng)力、特殊地質(zhì)條件等問題，在高應(yīng)力與特殊地質(zhì)條件影響下，常導(dǎo)致巖爆現(xiàn)象的發(fā)生，造成了大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。物理模擬試驗(yàn)是研究地下工程災(zāi)變機(jī)理與控制方法的有效手段，如何模擬巖爆現(xiàn)象的發(fā)生和控制是成功開展巖爆物理模擬試驗(yàn)至關(guān)重要的因素。目前在巖爆物理試驗(yàn)?zāi)M方面存在以下不足：

1.?目前的模型試驗(yàn)相似材料在加載條件下，發(fā)生的主要為大變形破環(huán)，無法產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象。缺乏能夠成功模擬巖爆現(xiàn)場的相似材料。

2.?無法提前考慮預(yù)制隧巷道。隧巷道主要通過開挖模型體制成，對(duì)于隧巷道斷面形狀無法做到精準(zhǔn)把控，且容易把提前埋設(shè)的監(jiān)測元件的信號(hào)傳輸線破壞。

3.?模型試驗(yàn)系統(tǒng)無法提供能使相似材料發(fā)生巖爆現(xiàn)象的加載能力，對(duì)于巖爆后的試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)數(shù)據(jù)無法有效收集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)與方法，通過制作不同配比的多種骨料與復(fù)合材料、粘結(jié)劑的相似配備試件，并進(jìn)行試驗(yàn)獲取滿足需求的相似配比材料，在模型試驗(yàn)系統(tǒng)外制作隧道、巷道模型體，還原現(xiàn)場支護(hù)順序，保護(hù)預(yù)埋傳輸線，并進(jìn)行模擬過程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。

本發(fā)明的第一目的是提供一種地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，采用以下方案：包括：

加載裝置，安裝于反力裝置，并能夠?qū)δＰ图虞d；

監(jiān)測裝置，分布在待試驗(yàn)的模型上，監(jiān)測模型內(nèi)部巖爆現(xiàn)象及圍巖應(yīng)力；

模型采用相似材料和配比并通過模型搭建系統(tǒng)獲取，于加載裝置作用下模擬巖爆現(xiàn)象。

進(jìn)一步地，還包括保護(hù)裝置，監(jiān)測系統(tǒng)受力狀態(tài)，對(duì)應(yīng)力集中或變形值進(jìn)行預(yù)警。

本發(fā)明的第二目的是提供一種地下工程動(dòng)力破壞模擬試驗(yàn)方法，采用以下方案：包括：

基于強(qiáng)度測試和巖爆現(xiàn)象測試對(duì)巖爆物理模擬進(jìn)行相似材料選擇和配比選擇；

建立巖爆模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)其加載裝置、反力裝置和檢測體系進(jìn)行配置；

基于選擇的相似材料和配比制作隧道模型體和巷道模型體，并通過巖爆模擬試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)隧道模型體和巷道模型體分別進(jìn)行試驗(yàn)；

采集試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)，獲取試驗(yàn)結(jié)果反饋優(yōu)化巖爆模擬相似材料和巖爆模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述強(qiáng)度測試為選擇多種相似材料與設(shè)計(jì)配比進(jìn)行組合并制作試件，對(duì)試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)獲取抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述巖爆現(xiàn)象測試為對(duì)試件進(jìn)行三面圍壓加載下的巖爆現(xiàn)象測試試驗(yàn)，獲取巖爆試驗(yàn)效果數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，依據(jù)巖爆現(xiàn)象碎屑掉落范圍對(duì)巖爆試驗(yàn)效果分級(jí)，對(duì)每次巖爆現(xiàn)象測試試驗(yàn)的結(jié)果判定等級(jí)并記錄。

進(jìn)一步地，基于強(qiáng)度測試和巖爆現(xiàn)象測試建立巖爆模擬相似材料確定指標(biāo)，以指標(biāo)最大為基準(zhǔn)確定相似材料選擇和配比選擇。