CN106290019B

CN106290019B - 一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统及方法

Info

Publication number: CN106290019B
Application number: CN201610900440.1A
Authority: CN
Inventors: 穆朝民; 石必明; 宫能平; 李重情; 韩靖; 张永春; 侯松; 钱杰
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN106290019A

Abstract

本发明公开了一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统及方法，属于民用工程防护研究领域。试验系统由炸药腔、固定支架、锁紧法兰、Y型冲击桩、缸体、防护工程、橡胶套筒、排气孔、排气阀、输油管道、出油口、出油阀、进油阀、压力表、流量计、输油泵、加热装置、温度控制器、炸药、起爆器、起爆装置、应变片、信号放大器和数据采集系统组成。主要优点是通过本发明可以研究不同炸药量爆炸冲击载荷、不同围压及围压与温度耦合作用下防护工程的破坏特性，为各类地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑工程防护在地震或山体滑坡等自然灾害、爆炸或坍塌事故以及战时使用的有效性研究提供了理论支持。

Description

一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统及方法

技术领域

本发明涉及民用工程防护研究领域，尤其是涉及一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统及方法。

背景技术

一方面，随着社会发展，在各类地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑工程等民用工程日益增多，有的由于建造施工过程中的开挖、爆破作业等影响，有的由于自然灾害(如山体滑坡、地震等)影响，有的由于受爆炸、坍塌等事故的影响，造成民用工程在不同程度上的受损或破坏；如何加以防范，以降低施工作业、自然灾害或各类事故带来的损失。另一方面，当今世界，国际形势存在一定的复杂性，在关键的民用工程建设过程中，有必要考虑战所需，加强其工程防护以确保军事活动期间的使用安全，也就是说，提高某些特殊而关键的民用工程防护等级是必要的。

为了做好各类地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑工程等民用工程防护工作，使其在瞬间强外力作用下仍具有实际使用价值，或造成的毁损、破坏不至引起人员伤亡，所以，有必要发明一种强冲击作用下各类民用工程的防护工程破坏试验系统及方法，为研究其有效性提供支持。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统及方法，通过研究防护工程在强冲击作用下的破坏特性，为提高民用工程防护的有效性提供理论支持。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统，其包括炸药腔、固定支架、锁紧法兰、Y型冲击桩、缸体、防护工程、橡胶套筒、排气孔、排气阀、输油管道、出油口、出油阀、进油阀、压力表、流量计、输油泵、加热装置、温度控制器、炸药、起爆器、起爆装置、应变片、信号放大器、数据采集系统；所述炸药腔通过固定支架固定；所述锁紧法兰位于炸药腔上，通过开启锁紧法兰放置炸药和起爆器于炸药腔内；所述Y型冲击桩位于炸药腔下部，且Y型冲击桩进入炸药腔，Y型冲击桩下面为防护工程；所述防护工程为围绕地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑形成的安全防护体，防护工程由橡胶套筒包裹放置于缸体内；所述排气孔位于缸体上部，其上设置排气阀；所述输油管道和出油口通过三通连接于缸体下部，出油口上设置出油阀，输油管道上设有进油阀、压力表、流量计和输油泵；所述加热装置安装于缸体内，并通过导线连接于温度控制器；所述起爆器通过引线连接于起爆装置，通过操作起爆装置引爆炸药；所述应变片通过数据线连接于信号放大器和数据采集系统。

进一步，所述炸药腔设有引线孔，引线孔的直径比引线直径大0.2～1.5mm；锁紧法兰由法兰盘、柔性垫片、螺栓和螺母组成，且位于1/7～1/5炸药腔处。

进一步，所述Y型冲击桩由上部的圆柱部分和下部的四棱台部分组成，其中有1/5～1/4圆柱部分进入炸药腔，且圆柱部分外径比炸药腔内径小0.5～2mm，四棱台部分底部面积等于防护工程的顶部面积，以保证强冲击作用的有效传递。

一种利用强冲击作用下防护工程破坏试验系统进行试验的方法，其包括：

1)制作防护工程，检查排气孔、排气阀、输油管道、出油口、出油阀、进油阀、压力表、流量计、输油泵、加热装置、温度控制器、起爆装置、信号放大器、数据采集系统是否处于正常状态；

2)将Y型冲击桩、防护工程、橡胶套筒放置好后，在Y型冲击桩贴应变片，并与信号放大器和数据采集系统连接完好；

3)开启锁紧法兰，放置炸药和起爆器，并将起爆器与起爆装置连接完好，然后，通过锁紧法兰密封锁紧；

4)打开排气阀，同时保持出油阀关闭状态，打开进油阀、启动输油泵，对缸体进行注油，观测压力表和流量计，待符合围压试验要求后，关闭输油泵和排气阀；对于防护工程有环境温度影响的试验，在注油满足围压要求后，开启并操作温度控制器，通过加热装置对围压油进行加热至试验温度；

5)打开信号放大器和数据采集系统，进行数据采集；

6)通过起爆装置启动起爆器，炸药爆炸，对防护工程产生强冲击作用；

7)通过对不同炸药量爆炸冲击作用下、围压下和围压与温度耦合作用下试验数据的分析，得出防护工程在强冲击作用下的破坏特性。

本发明的有益效果是，通过本发明可以研究不同炸药量爆炸冲击载荷、不同围压及围压与温度耦合作用下防护工程的破坏特性，实时再现了各类民用工程的防护工程在不同埋深围压下、不同埋深地温作用下、不同强冲击作用下以及它们之间耦合作用下的破坏效应，为各类地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑工程防护在地震或山体滑坡等自然灾害、爆炸或坍塌事故以及战时使用的有效性研究提供了理论支持。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1—炸药腔，2—固定支架，3—锁紧法兰，4—Y型冲击桩，5—缸体，6—防护工程，7—橡胶套筒，8—排气孔，9—排气阀，10—输油管道，11—出油口，12—出油阀，13—进油阀，14—压力表，15—流量计，16—输油泵，17—加热装置，18—温度控制器，19—炸药，20—起爆器，21—起爆装置，22—应变片，23—信号放大器，24—数据采集系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

如图1所示为本发明的结构示意图，其中炸药腔1通过固定支架2固定，炸药腔1设有引线孔，引线孔的直径比引线直径大0.2～1.5mm；锁紧法兰3位于炸药腔1上，其由法兰盘、柔性垫片、螺栓和螺母组成，且位于1/7～1/5炸药腔1处，试验时通过开启锁紧法兰3放置炸药19和起爆器20于炸药腔1内；Y型冲击桩4由上部的圆柱部分和下部的四棱台部分组成，并位于炸药腔1下部，其中Y型冲击桩4有1/5～1/4圆柱部分进入炸药腔1，且圆柱部分外径比炸药腔1内径小0.5～2mm，四棱台部分底部面积等于防护工程6的顶部面积，且Y型冲击桩4进入炸药腔1，Y型冲击桩4下面为防护工程6；防护工程6为围绕地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑形成的安全防护体，防护工程6由橡胶套筒7包裹放置于缸体5内；排气孔8位于缸体5上部，其上设置排气阀9；输油管道10和出油口11通过三通连接于缸体5下部，出油口11上设置出油阀12，输油管道10上设有进油阀13、压力表14、流量计15和输油泵16；加热装置17安装于缸体5内，并通过导线连接于温度控制器18；起爆器20通过引线连接于起爆装置21，通过操作起爆装置21引爆炸药19；应变片22通过数据线连接于信号放大器23和数据采集系统24。

利用此系统进行试验的方法，包括：

1)制作防护工程6，检查排气孔8、排气阀9、输油管道10、出油口11、出油阀12、进油阀13、压力表14、流量计15、输油泵16、加热装置17、温度控制器18、起爆装置21、信号放大器23、数据采集系统24是否处于正常状态；

2)将Y型冲击桩4、防护工程6、橡胶套筒7放置好后，在Y型冲击桩4贴应变片22，并与信号放大器23和数据采集系统24连接完好；

3)开启锁紧法兰3，放置炸药19和起爆器20，并将起爆器20与起爆装置21连接完好，然后，通过锁紧法兰3密封锁紧；

4)打开排气阀9，同时保持出油阀12关闭状态，打开进油阀13、启动输油泵16，对缸体5进行注油，观测压力表14和流量计15，待符合围压试验要求后，关闭输油泵16和排气阀9；对于防护工程6有环境温度影响的试验，在注油满足围压要求后，开启并操作温度控制器18，通过加热装置17对围压油进行加热至试验温度；

5)打开信号放大器23和数据采集系统24，进行数据采集；

6)通过起爆装置21启动起爆器20，炸药19爆炸，对防护工程6产生强冲击作用；

7)通过对不同炸药量爆炸冲击作用下、围压下和围压与温度耦合作用下试验数据的分析，得出防护工程6在强冲击作用下的破坏特性。

最后应当说明的是，以上内容仅用于说明本发明的技术方案，而非对其保护范围进行限制，本领域技术人员对本发明进行的相关修改，均不脱离本发明技术方案的有效范围。

Claims

1.一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统，其特征在于，其包括炸药腔(1)，固定支架(2)，锁紧法兰(3)，Y型冲击桩(4)，缸体(5)，防护工程(6)，橡胶套筒(7)，排气孔(8)，排气阀(9)，输油管道(10)，出油口(11)，出油阀(12)，进油阀(13)，压力表(14)，流量计(15)，输油泵(16)，加热装置(17)，温度控制器(18)，炸药(19)，起爆器(20)，起爆装置(21)，应变片(22)，信号放大器(23)，数据采集系统(24)；所述炸药腔(1)通过固定支架(2)固定；所述锁紧法兰(3)套接于炸药腔(1)上，通过开启锁紧法兰(3)放置炸药(19)和起爆器(20)于炸药腔(1)内；所述Y型冲击桩(4)位于炸药腔(1)下部，且Y型冲击桩(4)进入炸药腔(1)，Y型冲击桩(4)下面为防护工程(6)；所述防护工程(6)为围绕地道、坑道、隧道、巷道、地下建筑形成的安全防护体，防护工程(6)由橡胶套筒(7)包裹放置于缸体(5)内；所述排气孔(8)位于缸体(5)上部，其上设置排气阀(9)；所述输油管道(10)和出油口(11)通过三通连接于缸体(5)下部，出油口(11)上设置出油阀(12)，输油管道(10)上设有进油阀(13)、压力表(14)、流量计(15)和输油泵(16)；所述加热装置(17)安装于缸体(5)内，并通过导线连接于温度控制器(18)；所述起爆器(20)通过引线连接于起爆装置(21)；所述应变片(22)通过数据线连接于信号放大器(23)和数据采集系统(24)。

2.根据权利要求1所述的一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统，其特征在于，所述炸药腔(1)设有引线孔，引线孔的直径比引线直径大0.2～1.5mm；锁紧法兰(3)由法兰盘、柔性垫片、螺栓和螺母组成，且位于1/7～1/5炸药腔(1)处。

3.根据权利要求1所述的一种强冲击作用下防护工程破坏试验系统，其特征在于，所述Y型冲击桩(4)由上部的圆柱部分和下部的四棱台部分组成，其中有1/5～1/4圆柱部分进入炸药腔(1)，且圆柱部分外径比炸药腔(1)内径小0.5～2mm，四棱台部分底部面积等于防护工程(6)的顶部面积。

4.一种利用权利要求1所述强冲击作用下防护工程破坏试验系统进行试验的方法，其特征在于，包括：

1)制作防护工程(6)，检查排气孔(8)、排气阀(9)、输油管道(10)、出油口(11)、出油阀(12)、进油阀(13)、压力表(14)、流量计(15)、输油泵(16)、加热装置(17)、温度控制器(18)、起爆装置(21)、信号放大器(23)、数据采集系统(24)是否处于正常状态；

2)将Y型冲击桩(4)、防护工程(6)、橡胶套筒(7)放置好后，在Y型冲击桩(4)贴应变片(22)，并与信号放大器(23)和数据采集系统(24)连接完好；

3)开启锁紧法兰(3)，放置炸药(19)和起爆器(20)，并将起爆器(20)与起爆装置(21)连接完好，然后，通过锁紧法兰(3)密封锁紧；

4)打开排气阀(9)，同时保持出油阀(12)关闭状态，打开进油阀(13)、启动输油泵(16)，对缸体(5)进行注油，观测压力表(14)和流量计(15)，待符合围压试验要求后，关闭输油泵(16)和排气阀(9)；对于防护工程(6)有环境温度影响的试验，在注油满足围压要求后，开启并操作温度控制器(18)，通过加热装置(17)对围压油进行加热至试验温度；

5)打开信号放大器(23)和数据采集系统(24)；

6)通过起爆装置(21)启动起爆器(20)，炸药(19)爆炸，对防护工程(6)产生强冲击作用；

7)通过对不同炸药量爆炸冲击作用下、围压下和围压与温度耦合作用下试验数据的分析，得出防护工程(6)在强冲击作用下的破坏特性。