CN104614260B - 一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法及系统。获取爆生气体压力作用效应数据的方法包括：在待起爆试件上开设多个通透的炮孔；设置用于密封炮孔的多个爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，所述多个爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值；根据设置的爆炸加载头以及试件搭载并调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统；启动数字激光动态焦散线试验系统进行试验，获取爆生气体压力作用效应数据。应用本发明，可以间接地将爆炸应力波和爆生气体分别研究，相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律。

Description

一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法及系统

技术领域

本发明涉及爆破技术，尤其涉及一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法及系统。

背景技术

在工程爆破施工过程中采用爆破技术是土木建设领域中重要的施工作业技术手段，其中，在爆炸载荷的作用下，岩石、混凝土等被爆破物体形成的动态断裂过程，即爆破成缝机理，直接影响爆破的质量，因而，是工程爆破施工过程中最受关注的热点问题。

爆破可以分为预裂爆破和光面爆破，技术人员通过构建预裂爆破模型和光面爆破模型，可以对动态断裂过程进行仿真，从而依据仿真结果分析并得到动态断裂过程的相关参数，为实际爆破提供技术支持。

目前，对于爆破成缝机理还没有形成统一的理论，关于爆破成缝机理的研究，目前主要有如下三种理论：第一种理论是爆炸应力波作用理论，即炸药爆炸后在岩体(岩石)中产生应力波并作用于岩体，使之形成裂缝；第二种理论是爆生气体作用理论，即炸药爆炸后产生的高温、高压气体作用于岩体而产生裂缝；第三种理论是爆炸冲击波所引起的爆炸应力波和爆生气体产生的高温、高压气体膨胀推力共同作用于岩体而产生裂缝，即应力波与爆炸气体共同作用理论，也就是说，岩体内最初裂隙的形成是由爆炸应力波造成的，随后爆生气体楔入岩体内最初形成的裂隙，并在准静态压力作用下，使由爆炸应力波形成的最初裂隙进一步扩展。其中，第三种理论被接受的程度较高。

但对于第三种理论，现有对爆破成缝过程的观测以及分析都是基于应力波与爆炸气体共同作用后的结果，对爆生气体单独作用下的裂隙扩展过程缺乏直接的实验资料，进而对爆生气体在破岩过程中如何驱动裂纹扩展的机理不清楚，以及，不同爆生气体压力对裂纹扩展的影响机理也不清楚，无法获取爆生气体单独作用下的裂隙扩展数据，即爆生气体压力作用效应数据，从而不能对爆生气体单独作用下的裂隙扩展过程进行有效分析，即不能将爆炸应力波和爆生气体分别进行研究，并相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法及系统，能够间接地将爆炸应力波和爆生气体分别研究，相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法，包括：

在待起爆试件上开设多个通透的炮孔；

设置用于密封炮孔的多个爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，所述多个爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值；

根据设置的爆炸加载头以及试件搭载并调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统；

启动数字激光动态焦散线试验系统进行试验，获取爆生气体压力作用效应数据。

本发明实施例提供的获取爆生气体压力作用效应数据的方法，利用包含不同空腔深度的爆炸加载头以及高速摄影的数码高速摄影机的数字激光动态焦散线试验系统，记录切缝药包起爆后的焦散斑扩展过程，同时得到裂纹扩展的爆生气体压力作用效应数据，从而能够间接实现将爆炸应力波和爆生气体各自分离进行独立研究，相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律，以实现对爆生气体单独作用下的裂隙扩展过程进行有效分析。

另一方面，本发明实施例提供一种获取爆生气体压力作用效应数据的系统，包括：激光器、扩束镜、第一场镜、试件、爆炸加载头、第二场镜以及数码高速摄影机，其中，

激光器与扩束镜相连，用于发射激光，并将发射的激光输出至扩束镜；

扩束镜一端与激光器相连，另一端与第一场镜，用于将激光器输出的激光扩束至第一场镜；

第一场镜，用于将扩束镜扩束输出的激光进行聚焦，变为平行光入射到试件；

试件上开设多个通透的炮孔，所述炮孔中装填有切缝药包，所述入射到试件的平行光在试件表面发生偏转后到达第二场镜；

爆炸加载头用于密封炮孔，每一炮孔对应一对爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，每一对所述爆炸加载头中设置的空腔尺寸相同，每一对爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值；

第二场镜，用于对经试件偏转后的光束进行聚焦，并将聚焦的光束入射至数码高速摄影机；

数码高速摄影机，用于在试件上开设的炮孔中装填的切缝药包起爆时，对起爆过程进行同步拍摄以获取爆生气体压力作用效应数据。

本发明实施例提供的获取爆生气体压力作用效应数据的系统，利用包含不同空腔深度的爆炸加载头以及高速摄影的数码高速摄影机以及在试件中开设多个炮孔，从而搭建数字激光动态焦散线试验系统，用以记录切缝药包起爆后的焦散斑扩展过程，同时得到裂纹扩展的爆生气体压力作用效应数据，从而能够间接实现将爆炸应力波和爆生气体各自分离进行独立研究，相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律，以实现对爆生气体单独作用下的裂隙扩展过程进行有效分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例获取爆生气体压力作用效应数据的方法流程示意图；

图2为本发明实施例获取爆生气体压力作用效应数据的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例获取爆生气体压力作用效应数据的方法流程示意图。参见图1，该方法包括：

步骤101，在待起爆试件上开设多个通透的炮孔；

本步骤中，为了获取不同爆生气体压力作用效应数据以分析不同爆生气体压力单独作用下的裂隙扩展过程，需要进行多次爆破试验。

本发明实施例中，可以在同一试件上开设多个通透的炮孔，多个通透的炮孔在试件上可以随机分布，也可以均匀分布。当然，也可以设置多个试件，每一试件上开设一通透的炮孔。

实际应用中，作为可选实施例，炮孔为圆形，当然，也可以为其他形状，例如，方形、三角形以及其他多边形等。

较佳地，开设的多个炮孔尺寸相同。

较佳地，试件为一薄平板试件，例如，薄平板试件的厚度可以设置为5-10mm，长宽可以设置为100-300mm，炮孔贯穿薄平板试件的厚度。

步骤102，设置用于密封炮孔的多个爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，所述多个爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值；

本步骤中，可以通过对现有的(异形)爆炸加载头进行重新设计和加工，即在爆炸加载头表面设置凹进的空腔。其中，较佳地，空腔为圆形，即空腔为圆柱形空腔。当然，实际应用中，也可以是矩形或其它形状，本发明实施例对此不作任何限制。设置的空腔尺寸和炮孔尺寸一致，各爆炸加载头中设置的空腔深度不一。

本发明实施例中，以设置的空腔为圆形为例，可以预先加工多个包含不同空腔深度但空腔直径相同的爆炸加载头，作为可选实施例，空腔深度，即预先设置的空腔深度梯度阈值可以分别设置为0mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm。

根据理想气体状态方程，炸药爆炸是一个等熵的过程，即容放炸药形成的空腔(爆腔)体积愈小，炸药爆炸产生的爆生气体压力愈大，而爆腔体积愈大，炸药爆炸产生的爆生气体压力愈小。

本发明实施例中，爆炸加载头中设置的圆柱形空腔为爆生气体提供了作用空间，使得爆生气体优先作用于空腔，从而有效减小对炮孔壁面的作用，但在炸药爆炸过程中，爆炸应力波对炮孔壁的作用强度不变，基于该机理，从而可以间接地将爆炸应力波与爆生气体的作用效应分别进行研究，达到相对独立地研究爆生气体压力对岩石破坏作用的规律。

本发明实施例中，为了获取不同爆生气体压力作用效应数据，通过在不同的爆炸加载头中设置与炮孔尺寸相一致的空腔，各空腔截面形状(尺寸)相一致，改变空腔在爆炸加载头中的深度，可以模拟出爆生气体压力改变后，炸药破岩效果改变，裂纹扩展性状改变。试验过程简单、可重复性强。

步骤103，根据设置的爆炸加载头以及试件搭载并调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统；

本步骤中，建立并调试数字激光动态焦散线试验系统。

本发明实施例中，数字激光动态焦散线试验系统包括：激光器、扩束镜、第一场镜、试件、爆炸加载头、第二场镜以及数码高速摄影机，其中，

激光器、扩束镜、第一场镜、第二场镜以及数码高速摄影机的中心点共轴线，即激光器的发光点、扩束镜焦点、第一场镜焦点、第二场镜焦点以及数码高速摄影机成像点位于同一轴线上。

较佳地，数码高速摄影机成像点与第二场镜焦点重合。

调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统包括：

A11，调节激光器、扩束镜以及第一场镜的位置，使得激光器发出的激光(较佳地，该激光为持续稳定高亮的光波)经过扩束镜和第一场镜后，变为平行光；

A12，在第一场镜与第二场镜之间固定试件，所述试件开设的炮孔中装载有切缝药包，所述炮孔利用开设有空腔的爆炸加载头密封；

A13，调节第二场镜以及数码高速摄影机的位置，使得平行光入射到待爆的(二维平面)试件表面，在(二维平面)试件表面发生偏转后，光束经第二场镜聚合进入数码高速摄影机的镜头。

本发明实施例中，较佳地，光束经第二场镜聚合进入数码高速摄影机的镜头的焦点，即数码高速摄影机成像点。

本发明实施例中，搭载数字激光动态焦散线试验系统可以按照现有技术进行，本发明实施例的数字激光动态焦散线试验系统与现有的数字激光动态焦散线试验系统不同的是，用于密封多个炮孔的各相应爆炸加载头中开设有不同深度的空腔。

实际应用中，调试数字激光动态焦散线试验系统时，可以首先将激光器进行预热，这样，可以保证激光器的光源能够稳定、持续地发射出激光；接着，调整扩束镜的位置至水平位置，以保证激光器发射出的激光(光束)经过扩束镜扩散后达到第一场镜，变为平行光束；最后，使透过试件的光束经由第二场镜的焦点汇聚到数码高速摄影机的镜头接收屏幕上，在镜头接收屏幕上形成的最小的暗点即为焦点。

本发明实施例中，通过改变数码高速摄影机的拍摄记录速度，对二维平面试件表面(即参考平面)处的光强变化过程进行拍摄，可以实现动态焦散线的记录，得到数码焦散斑照片。

本发明实施例中，作为可选实施例，所述试件开设的炮孔中装载有切缝药包，所述炮孔利用开设有空腔的爆炸加载头密封包括：

A21，制作切缝药包；

本步骤中，作为可选实施例，制作的切缝药包外径6mm、内径5mm，切缝宽度1mm。较佳地，切缝药包采用有机玻璃管加工而成，并利用微激光进行精确切缝。

本发明实施例中，在试验时，可以将预先加工好的切缝药包放入炮孔中，沿水平方向放置切缝。

关于切缝药包的制作为公知技术，在此略去详述。

A22，在试件开设的炮孔中装填制作的切缝药包并用爆炸加载头进行密封。

本步骤具体包括：

A31，用硬质透明胶封堵开设有通透炮孔的试件一面；

本步骤中，在与炮孔深度垂直的试件一面，利用硬质透明胶进行封堵。

A32，在切缝管外边缘涂抹胶水，并将切缝管沿涂抹胶水的边缘通过炮孔粘贴在硬质透明胶上；

本步骤中，较佳地，在切缝管外边缘涂抹少量502胶水，将切缝管装入炮孔中，并沿涂抹502胶水边缘粘贴在试件一面封堵的硬质透明胶上。

A33，利用与切缝管内径相匹配的杆棒，将保鲜膜导入切缝管中，使导入的保鲜膜沿切缝管内壁伸展开并黏在硬质透明胶上；

本步骤中，与切缝管内径相匹配的杆棒尺寸可以是与切缝管内径相同或略小于切缝管内径。

本发明实施例中，在切缝管中导入保鲜膜是为了在后续往切缝管装填炸药时，装填的炸药从切缝管中漏出。

A34，确认与硬质透明胶接触并被黏住的保鲜膜的气密性；

本步骤中，检查与硬质透明胶接触并被黏住的保鲜膜是否出现气泡、褶皱等，确保保鲜膜不出现气泡以及褶皱。

A35，将炮孔周边的保鲜膜修剪齐整；

A36，在内置有保鲜膜的切缝管中装入炸药，堵塞炮孔，连接引爆导线形成切缝药包；

本步骤中，装入120mg叠氮化铅单质炸药或DDNP，堵塞炮孔，连接引爆导线。同时，接出的引爆导线还可以起到稳固支撑切缝药包的作用。

A37，在炮孔两端分别用爆炸加载头夹紧，爆炸加载头中开设的空腔与炮孔位置相对应。

本步骤中，在炮孔两端用爆炸加载头夹紧，爆炸加载头中开设的空腔与炮孔位置相对应，即空腔正对与炮孔，以防止后续的爆生气体过早泻出。

本发明实施例中，对于试件中开设有多个炮孔的情形，多个炮孔中装填的切缝药包的炸药用量可以相同，也可以不同，每一炮孔采用具有不同深度空腔的爆炸加载头进行夹紧密封。

本发明实施例中，从多个切缝管中分别引出的引爆导线可以集成在一起，并在后续起爆设置中，可以设置起爆器，通过信号线连接引爆导线，从而可以控制为多个炮孔同时起爆，也可以将多个炮孔设置为依序起爆。

步骤104，启动数字激光动态焦散线试验系统进行试验，获取爆生气体压力作用效应数据。

本步骤中，进行试验，采用数码高速摄影机拍摄试验画面。本发明实施例中，作为可选实施例，设置拍摄时间间隔为10μs。

在试验开机前，可以检查电源、地线是否接触良好，要求地线接地。

本发明实施例中，由于试验对湿度要求很高，为保证试验系统中各仪器或设备的正常工作，试验时的相对湿度控制在在50％以下。试验时，室内关灯，3分钟后全面检查室内是否漏光；接通电源，打开设备，使各设备进入试验准备状态；接通激光器开关，设置数码高速摄影机的拍摄参数及触发方式，例如，拍摄参数可以是分辨率以及拍摄时间间隔，触发方式可以设置为手动触发或是信号(光信号以及电信号等)触发。起爆与摄像同步进行，在起爆结束后，结束数码高速摄影机的摄像，通过截取摄像中有效的试验信息，可以得到不同时刻爆生裂纹的尖端位置和裂纹尖端的焦散斑，通过分析实验数据，计算得出裂纹的扩展速度、加速度和裂纹尖端的应力强度因子等参量作为爆生气体压力作用效应数据(试验数据)进行存储。

本发明实施例中，每一炮孔对应有一爆生气体压力作用效应数据。

本发明实施例中，截取摄像中有效的试验信息来获取爆生气体压力作用效应数据为公知技术，在此略去详述。

作为可选实施例，该方法还可以进一步包括：

步骤105，基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，拟合空腔体积与爆生气体压力作用效应数据，得到空腔体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。

本步骤中，爆生气体压力作用效应数据包括：裂纹扩展的位移、速度、加速度、裂尖动态应力强度因子、动态能量释放率等。实际应用中，可以根据试验获得的数据点，利用多项式拟合法进行拟合，得到爆腔(空腔)体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。

本发明实施例中，基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据可以利用现有的相关软件来得到。关于基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据亦为公知技术，在此略去详述。

本发明实施例的获取爆生气体压力作用效应数据的方法，提供了一种研究爆生气体压力作用效应的研究方法，利用包含不同空腔深度的爆炸加载头以及高速摄影的数码高速摄影机的数字激光动态焦散线试验系统，记录焦散斑扩展过程，同时得到裂纹扩展的位移、速度、加速度、裂尖动态应力强度因子、动态能量释放率等动态力学参数(爆生气体压力作用效应数据)，获取爆生气体单独作用下的裂隙扩展数据，从而能够达到说明不同的爆生气体压力对裂纹扩展的影响的目的，实现间接将爆炸应力波和爆生气体各自分离进行独立研究，以实现研究爆生气体压力作用机理的研究，即可以间接地将爆炸应力波和爆生气体分别研究，相对独立地研究爆生气体在不同压力下对岩石破坏作用规律，能够对爆生气体单独作用下的裂隙扩展过程进行有效分析。

图2为本发明实施例获取爆生气体压力作用效应数据的系统结构示意图。参见图2，该系统为数字激光动态焦散线试验系统，包括：激光器、扩束镜、第一场镜、试件、爆炸加载头、第二场镜以及数码高速摄影机，其中，

激光器、扩束镜、第一场镜、第二场镜以及数码高速摄影机的中心点共轴线，即激光器的发光点、扩束镜焦点、第一场镜焦点、第二场镜焦点以及数码高速摄影机成像点位于同一轴线上。

激光器与扩束镜相连，用于发射激光，并将发射的激光输出至扩束镜；

扩束镜一端与激光器相连，另一端与第一场镜，用于将激光器输出的激光扩束至第一场镜；

第一场镜，用于将扩束镜扩束输出的激光进行聚焦，变为平行光入射到试件；

试件上开设多个通透的炮孔，所述炮孔中装填有切缝药包，所述入射到试件的平行光在试件表面发生偏转后到达第二场镜；

爆炸加载头用于密封炮孔，每一炮孔对应一对爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，每一对所述爆炸加载头中设置的空腔尺寸相同，每一对爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值；

第二场镜，用于对经试件偏转后的光束进行聚焦，并将聚焦的光束入射至数码高速摄影机；

数码高速摄影机，用于在试件上开设的炮孔中装填的切缝药包起爆时，对起爆过程进行同步拍摄以获取爆生气体压力作用效应数据。

作为可选实施例，第一场镜包括：第一凸透镜、起偏镜以及第一波片，第二场镜包括：第二凸透镜、检偏镜以及第二波片(图中未示出)，其中，

第一凸透镜，用于将扩束镜输出的激光进行聚焦，变为平行光入射到起偏镜；

本发明实施例中，第一凸透镜将扩束镜传出的面光束变成平行光束后，再经第二凸透镜汇聚传出。

所述试件放置于第一波片与第二波片之间；

本发明实施例中，试件中开设的炮孔位于第一波片与第二波片形成的平行光区域内。

在第一凸透镜与第二凸透镜之间，顺序放置起偏镜、第一波片、第二波片以及检偏镜，所述起偏镜、第一波片、第二波片以及检偏镜用以形成圆偏振光场。

作为可选实施例，该系统还可以进一步包括：

起爆控制器(图中未示出)，用于通过信号线连接各炮孔中装填的切缝药包的引爆导线以及数码高速摄影机，控制各炮孔中切缝药包的起爆顺序以及起爆延时，并在每一炮孔起爆时，控制数码高速摄影机进行同步拍摄。

本发明实施例中，为保证起爆过程和拍摄过程同步进行，起爆控制器采用同步信号传送的方式，分别与切缝药包以及数码高速摄影机相连，即当起爆控制器引爆切缝药包的同时，数码高速摄影机开始工作。

作为另一可选实施例，该系统还可以进一步包括：

试验数据处理器(图中未示出)，用于与数码高速摄影机相连，接收数码高速摄影机拍摄的摄像，进行分析以获取爆生气体压力作用效应数据，并基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，拟合空腔体积与爆生气体压力作用效应数据，得到空腔体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。

本发明实施例中，爆生气体压力作用效应数据包括：裂纹扩展的位移、速度、加速度、裂尖动态应力强度因子、动态能量释放率等。

本发明实施例中，在试验开始前，在试件上布设一个或多个炮孔，在切缝管中装入120mg叠氮化铅单质炸药或DDNP，埋设引爆导线形成切缝药包，并将切缝药包置于炮孔中；

加工用于密封炮孔的爆炸加载头，每一炮孔对应一对爆炸加载头，每一爆炸加载头中设置有与炮孔尺寸相一致的一空腔，每一对爆炸加载头中设置的空腔尺寸相同，每一对爆炸加载头中设置的空腔深度成梯度分布；

用爆炸加载头密封试件中炮孔装填的切缝药包，搭建数字激光动态焦散线试验系统，并将起爆控制器通过同一信号线分叉的方式分别连接切缝药包以及数码高速摄影机以执行同步；

接着，开启激光器，将激光器发射的激光通过扩束镜转换为预先设置角度的面光束，面光束经第一凸透镜转换为平行光束，再通过起偏镜以及第一波片(1/4波片)变为圆偏振光，照射在试件表面，之后，第二波片、检偏镜以及第二凸透镜，将光束再次聚焦后传送到数码高速摄影机的镜头上；此时，数码高速摄影机处于待启动状态，试件中没有应力波和变形以及爆生气体压力作用，数码高速摄影机也不会采集到光条纹信息。

开始试验时，通过起爆控制器引爆切缝药包，同时，触发数码高速摄影机开始拍摄，试件受到爆炸载荷后，应力波以及爆生气体压力波在试件中传播，对于不同深度的空腔，应力波不会发生变化，爆生气体压力波发生变化，数码高速摄影机连续采集试件上的条纹信息，并实时记录下变化过程，记录的图像通过试验数据处理器中相应软件的分析、比对后，得到爆生气体压力作用效应数据，并可基于得到的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，拟合空腔体积与爆生气体压力作用效应数据，得到空腔体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种获取爆生气体压力作用效应数据的方法，其特征在于，该方法包括：

在待起爆试件上开设多个通透的炮孔；

设置用于密封炮孔的多个爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔的横截面的尺寸相一致的一凹进的空腔，所述多个爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值，各爆炸加载头中设置的空腔深度不一；

根据设置的爆炸加载头以及试件搭载并调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统；

启动数字激光动态焦散线试验系统进行试验，获取爆生气体压力作用效应数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试件上开设多个通透的炮孔，多个通透的炮孔在试件上随机分布或均匀分布；

所述调试用于获取爆生气体压力作用效应数据的数字激光动态焦散线试验系统包括：

调节激光器、扩束镜以及第一场镜的位置，使得激光器发出的激光经过扩束镜和第一场镜后，变为平行光；

在第一场镜与第二场镜之间固定试件，所述试件开设的炮孔中装载有切缝药包，所述炮孔利用开设有空腔的爆炸加载头密封；

调节第二场镜以及数码高速摄影机的位置，使得平行光入射到待爆的试件表面，在试件表面发生偏转后，光束经第二场镜聚合进入数码高速摄影机的镜头。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述试件开设的炮孔中装载有切缝药包，所述炮孔利用开设有空腔的爆炸加载头密封包括：

制作切缝药包；

在试件开设的炮孔中装填制作的切缝药包并用爆炸加载头进行密封。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在试件开设的炮孔中装填制作的切缝药包并用爆炸加载头进行密封包括：

用硬质透明胶封堵开设有通透炮孔的试件一面；

在切缝管外边缘涂抹胶水，并将切缝管沿涂抹胶水的边缘通过炮孔粘贴在硬质透明胶上；

利用与切缝管内径相匹配的杆棒，将保鲜膜导入切缝管中，使导入的保鲜膜沿切缝管内壁伸展开并黏在硬质透明胶上；

确认与硬质透明胶接触并被黏住的保鲜膜的气密性；

将炮孔周边的保鲜膜修剪齐整；

在内置有保鲜膜的切缝管中装入炸药，堵塞炮孔，连接引爆导线形成切缝药包；

在炮孔两端分别用爆炸加载头夹紧，爆炸加载头中开设的空腔与炮孔位置相对应。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，拟合空腔体积与爆生气体压力作用效应数据，得到空腔体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述爆生气体压力作用效应数据包括：裂纹扩展的位移、速度、加速度、裂尖动态应力强度因子以及动态能量释放率。

7.一种获取爆生气体压力作用效应数据的系统，其特征在于，该系统包括：激光器、扩束镜、第一场镜、试件、爆炸加载头、第二场镜以及数码高速摄影机，其中，

激光器与扩束镜相连，用于发射激光，并将发射的激光输出至扩束镜；

扩束镜一端与激光器相连，另一端与第一场镜相连，用于将激光器输出的激光扩束至第一场镜；

第一场镜，用于将扩束镜扩束输出的激光进行聚焦，变为平行光入射到试件；

试件上开设多个通透的炮孔，所述炮孔中装填有切缝药包，所述入射到试件的平行光在试件表面发生偏转后到达第二场镜；

爆炸加载头用于密封炮孔，每一炮孔对应一对爆炸加载头，每一所述爆炸加载头中设置有与炮孔的横截面的尺寸相一致的一凹进的空腔，每一对所述爆炸加载头中设置的空腔尺寸相同，每一对爆炸加载头中设置的空腔深度满足预先设置的空腔深度梯度阈值，各爆炸加载头中设置的空腔深度不一；

第二场镜，用于对经试件偏转后的光束进行聚焦，并将聚焦的光束入射至数码高速摄影机；

数码高速摄影机，用于在试件上开设的炮孔中装填的切缝药包起爆时，对起爆过程进行同步拍摄以获取爆生气体压力作用效应数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一场镜包括：第一凸透镜、起偏镜以及第一波片，第二场镜包括：第二凸透镜、检偏镜以及第二波片，其中，

第一凸透镜，用于将扩束镜输出的激光进行聚焦，变为平行光入射到起偏镜；

所述试件放置于第一波片与第二波片之间；

在第一凸透镜与第二凸透镜之间，顺序放置起偏镜、第一波片、第二波片以及检偏镜，所述起偏镜、第一波片、第二波片以及检偏镜用以形成圆偏振光场。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

起爆控制器，用于通过信号线连接各炮孔中装填的切缝药包的引爆导线以及数码高速摄影机，控制各炮孔中切缝药包的起爆顺序以及起爆延时，并在每一炮孔起爆时，控制数码高速摄影机进行同步拍摄。

10.根据权利要求7至9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

试验数据处理器，用于与数码高速摄影机相连，接收数码高速摄影机拍摄的摄像，进行分析以获取爆生气体压力作用效应数据，并基于获取的不同炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，计算每一炮孔对应的爆生气体压力作用效应数据，拟合空腔体积与爆生气体压力作用效应数据，得到空腔体积与爆生气体压力作用效应数据的关系曲线。