CN105424445A - 一种岩石爆破裂纹提取试验槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩石爆破裂纹提取试验槽，属于工程爆破领域。岩石爆破裂纹提取试验槽由底板和试验槽壁焊接成岩石爆破裂纹提取试验槽，试验槽内从底座至盖板依次为下方的缓冲垫、试件、上方的缓冲垫、缓冲板和盖板，底座与盖板用螺母、螺栓和垫片夹紧固定，在底座下方和盖板上方分别放置吸能块。上方的缓冲垫、缓冲板、盖板和上吸能块均钻有中心孔，中心孔直径与试件中炮孔直径尺寸相同；试件中炮孔内装填炸药和雷管；雷管连接起爆装置后，在中心孔内装填炮孔充填物。本发明避免了一般岩石爆破裂纹提取过程中的失真现象，模拟试件所处的围岩环境，减少了不利因素的影响，操作简单，组装方便，数据可靠，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于工程爆破领域，尤其涉及一种岩石爆破裂纹试验槽及其试验方法。
背景技术
岩石爆破损伤裂纹是制约工程爆破效果的主要因素之一，也是科研工作者的研究重点。随着岩石力学和爆炸冲击动力学等相关学科的发展，逐渐形成了以弹性理论、断裂理论和损伤理论为基础的爆破损伤裂纹模型。将炸药爆炸对岩石的损伤分为：①破碎区(爆破近区，强烈冲击区)；②裂隙区(爆破中区，非线性过渡区)；③振动区(爆破远区，线弹性区)。由于破碎区和裂隙区在岩体内部，很难直接提取其监测数据，因此，成为分析岩石爆破损伤裂纹的难点。
目前，关于岩石爆破裂纹的研究主要基于数值模拟，如：应用有限元软件LS-DYNA(李洪涛等.石英云母片岩石动力学特性实验及爆破裂纹扩展研究，岩石力学与工程学报，2015年10期。李莹.高应力岩体爆破作用效果的数值模拟，东北大学硕士论文，2013年。夏祥.爆破荷载作用下岩体损伤特征及安全阈值研究，中国科学院研究生院博士学位论文，2006年)、AUTODYN(李斌等.扇形孔爆破裂隙的数值模拟，中国矿业，2014年2期)、COMSOLMultiphysics(梁颖毅.两孔同时起爆时岩石爆破裂纹区贯通的数值模拟，东北大学硕士论文，2011年)、SPH-FEM耦合算法(蔡峰等.岩石爆破损伤SPH-FEM耦合法数值模拟分析，采矿与安全工程学报，2015年5期)、ABAQUS(王奇智.基于断裂动力学的岩石爆破破裂数值计算研究，石家庄铁道大学，2013年)和FLAC3D(刘宁等.爆破荷载作用下岩石裂纹扩展判据及FLAC3D模拟研究，第二届全国水工抗震防灾学术交流会，2009年。明锋.坝基开挖爆破的岩体损伤试验研究，武汉理工大学硕士论文，2011年)等通过给定相应的材料参数来模拟炸药爆轰波传播过程及损伤裂纹的形成过程。也有学者采用相关的仿真实验，如有机玻璃(管少华等.偏心不耦合装药爆破裂纹扩展实验研究，爆破，2015年1期)、高速摄影(张志呈等.断裂控制爆破裂纹扩展的高速摄影实验研究，西南工业学院学报，2001年2期)、石膏板(张志呈.岩体爆破裂纹扩展速度实验研究，爆破器材，2000年3期)、相似模拟实验箱(陈磊.深孔预裂爆破煤层增透相似性模拟实验研究，安徽理工大学硕士论文，2014年)等。
以上方法虽然能够反映爆破裂纹的生长过程，但由于没有考虑岩石本身固有的材料属性和岩石所处的压力环境，难以真实的反映出炸药爆炸后的裂纹扩展。因此，如何在不改变岩石本身固有特性和围岩压力的情况下，通过可视化的试验模型真实的反映岩石爆破损伤裂纹，成为了岩石损伤裂纹机理研究和工程爆破亟需解决的问题。该问题的解决能够为岩石损伤机理研究、爆破参数设计和岩石爆破效果提高等提供一种高效的新型试验方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现岩石爆破裂纹提取的新型试验槽。旨在通过试验槽提供的密闭环境来模拟岩石的围岩特征，通过可拆卸的螺栓揭开上覆物件即可呈现岩石爆破裂纹。随后，使用着色探伤或其他显像方法对岩石裂纹进行提取，即可达到精确判断裂纹的目的。
本发明的技术方案：
一种岩石爆破裂纹提取试验槽，由底板和试验槽壁焊接成岩石爆破裂纹提取试验槽，试验槽内从底座至盖板依次为下方的缓冲垫、试件、上方的缓冲垫、缓冲板和盖板，底座与盖板用螺母、螺栓和垫片夹紧固定，在底座下方和盖板上方分别放置吸能块；上方的缓冲垫、缓冲板、盖板和上方的吸能块均钻有中心孔，中心孔直径与试件中炮孔直径尺寸相同；试件中炮孔内装填炸药和雷管；雷管连接起爆装置后，在中心孔内装填炮孔充填物；爆破后打开螺栓，依次取下盖板、缓冲板和上方的缓冲垫，用着色探伤或其他显像方法提取岩石爆破裂纹。
所述的底座、盖板、缓冲板、吸能块和试验槽壁的材料为钢板。
所述的缓冲垫材质为致密的弹性高聚物材料，最佳材质为橡胶。
一种用岩石爆破裂纹提取试验槽进行岩石爆破裂纹提取的试验方法，步骤如下：a.切凿比试件尺寸边长或半径大的钢板作为底座和盖板，厚度为20～50mm；b.采用与底座和盖板厚度相同的钢板，根据试件尺寸，将试验槽壁焊接在底座上，形成岩石爆破裂纹提取试验槽，试验槽内尺寸与试件尺寸相同；c.切凿与试件尺寸相同的钢板作为缓冲板；d.切凿与试件尺寸相同的缓冲垫，厚度为2～5mm；e.在试验槽内依次铺设缓冲垫、试件、缓冲垫和缓冲板，用盖板盖上；f.通过螺栓将底座和盖板固定连接，盖上吸能块，吸能块为1～3层；g.采用爆破装药方式进行装药、充填和起爆；h.爆破后，依次取走吸能块、盖板、缓冲板和缓冲垫，用探伤液或其他显像装置提取岩石爆破裂纹。
本发明的有益效果：岩石爆破裂纹提取试验槽采用底座、盖板及试验槽壁形成密闭空间的结构方法，进行岩石爆破裂纹提取试验，为防止试件与底座和缓冲板之间的粘结，采用缓冲垫将其隔离开来，应用吸能块进行能量的转移，减少试验过程中炸药能量对底座和盖板的损害，应用本发明避免了一般岩石爆破裂纹提取过程中的失真现象，能够模拟试件所处的围岩环境，减少了不利因素的影响，操作简单，组装方便，数据可靠，成本较低。
附图说明
图1是本发明的岩石爆破裂纹提取试验槽主视图。
图2是本发明的岩石爆破裂纹提取试验槽方形构造A-A剖面图。
图3是本发明的岩石爆破裂纹提取试验槽圆形构造A-A剖面图。
图4是本发明实施例1得到岩石爆破裂纹。
图5是本发明实施例2得到岩石爆破裂纹。
图中：1盖板；2试验槽壁；3缓冲板；4缓冲垫；5导爆管；6充填物；
7吸能块；8雷管；9炸药；10试件；11底座；12螺母；13螺栓；14垫片。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1
边长为300mm的方形花岗岩试件10。在岩体中切割厚度为25mm、边长为300mm×300mm花岗岩试件10，留置备用。选取厚度为25mm的工业钢板，分别切割为：两块边长为500mm×500mm的分别作为底座11和盖板1；一块边长为300×300mm的作为缓冲板3；两块边长为250mm×250mm的作为吸能块7；四块300mm×55mm的作为试验槽壁2。切割厚度为2～3mm，边长为300×300mm的橡胶垫作为缓冲垫4。选取M18-120螺栓作为连接装置。装备时，将槽壁焊接在底座11上，形成试验槽。试验时，首先在试验槽内铺垫一层缓冲垫4，在缓冲垫4上方平稳放置试件10，试件10上方再铺一层缓冲垫4后，分别压盖缓冲板3、盖板1和吸能块7，最后，通过螺栓13将盖板1和底座11连接在一起。装药时，首先称取一定质量的炸药9装入炮孔中，插入引爆装置雷管8，填入充填物6起爆。试验后，分别取走吸能块7、盖板1、缓冲板3和缓冲垫4，应用着色探伤液即可提取岩石爆破裂纹。
实施例2
直径为300mm的圆形花岗岩试件10。在岩体中切割厚度为25mm、直径为300mm的花岗岩试件10，选取厚度为25mm的工业钢板，分别切割为：两块直径为500mm的分别作为底座11和盖板1；两块直径为250mm的作为吸能块7；一块直径300mm的作为缓冲板3；一块内径为300mm的作为试验槽壁2。切割厚度为2～3mm，直径为300mm的橡胶垫作为缓冲垫4。选取M18-120螺栓作为连接装置。按照实施例1的装备顺序组装试验装置并进行试验。试验后，应用着色探伤液即可清楚的显示岩石爆破裂纹。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种岩石爆破裂纹提取试验槽，其特征在于，由底板和试验槽壁焊接成岩石爆破裂纹提取试验槽，试验槽内从底座至盖板依次为下方的缓冲垫、试件、上方的缓冲垫、缓冲板和盖板，底座与盖板用螺母、螺栓和垫片夹紧固定，在底座下方和盖板上方分别放置吸能块；上方的缓冲垫、缓冲板、盖板和上方的吸能块均钻有中心孔，中心孔直径与试件中炮孔直径尺寸相同；试件中炮孔内装填炸药和雷管；雷管连接起爆装置后，在中心孔内装填炮孔充填物。
2.根据权利要求1所述的岩石爆破裂纹提取试验槽，其特征在于，所述的底座、盖板、缓冲板、吸能块和试验槽壁的材料为钢板。
3.根据权利要求1或2所述的岩石爆破裂纹提取试验槽，其特征在于，所述的缓冲垫材质为致密的弹性高聚物材料。
4.根据权利要求3所述的岩石爆破裂纹提取试验槽，其特征在于，所述的缓冲垫材质为橡胶。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160323 |