CN110887743B - 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法 - Google Patents

大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110887743B
CN110887743B CN201911110186.5A CN201911110186A CN110887743B CN 110887743 B CN110887743 B CN 110887743B CN 201911110186 A CN201911110186 A CN 201911110186A CN 110887743 B CN110887743 B CN 110887743B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blasting
detonator
rock mass
test
detonators
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911110186.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110887743A (zh
Inventor
刘广建
杜时贵
罗战友
吕原君
雍睿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo University
Original Assignee
Ningbo University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo University filed Critical Ningbo University
Priority to CN201911110186.5A priority Critical patent/CN110887743B/zh
Publication of CN110887743A publication Critical patent/CN110887743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110887743B publication Critical patent/CN110887743B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0025—Shearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/0202—Control of the test
    • G01N2203/0212—Theories, calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0298—Manufacturing or preparing specimens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，首先，依据露天矿山爆破开采工况或井下煤矿爆破卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的炸药量、位置排列，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样；其次，通过数据处理计算机生成雷管引爆控制电信号，并传输到光纤交换机生成控制光信号；再次，光信号经过光电转换生成控制电信号；最后，通过许用电缆将控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过雷管引线控制雷管爆炸范围和顺序，从而产生满足试验需求的爆破动载荷。本发明能避免油缸施加爆破动载荷的局限性和雷管爆破的不安全问题。

Description

大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法
技术领域
本发明涉及大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，属于室内物理力学试验技术领域。
背景技术
在大型水电工程、高速铁路、深部资源开采、战略石油储备以及核电工程等大型建设项目施工过程中，由于岩体结构面的存在，工程区岩体的稳定性及灾变问题相当突出。尤其是在大型露天矿山开采或井下煤矿卸压过程中，爆破法经常被使用，更易造成岩体结构面的失稳，轻则严重影响生产，重则造成人员伤亡和设备及矿产资源的重大损失。针对此问题，锚固技术是岩土工程加固的一种重要手段，以其独特的加固效益、便捷的施工工艺和相对低廉的经济造价在岩石工程领域得到大力发展和广泛使用。然而，由于锚固理论的研究一直落后于工程实践，工程实践仍采用工程类比法或半理论半经验方法，往往忽略了爆破动载荷对结构面失稳的影响，现有的计算分析模型存在理论与实际情况出入较大，甚至出现设计理论在很大程度上不能反映动载荷作用下锚固内在力学机制的问题，这种现象在锚固结构面受剪切和爆破动载扰动作用方面尤为明显。目前一些学者采用大尺寸混凝土或岩石试件(结构面尺寸介于30cm×30cm和30cm×80cm范围)和高强度钢筋(直径8～40mm)开展了单节理或双节理直剪试验。存在以下问题：(1)目前试验采用的岩体结构面尺寸与工程现场真实岩体结构面尺寸相比较小，不能真实的反应锚固结构面的失稳机制；(2)目前试验没有考虑爆破动载荷对锚固结构面失稳的影响，导致过高或过低估计了锚固抗力；(3)考虑安全性问题，现有的试验设备无法对大尺寸剪切试样施加爆破动载荷；(4)在进行爆破动载扰动试验时，人员需要离试验设备足够距离。因此，利用预埋雷管施加爆破动载荷安全性、光纤通道信号传输的稳定性，提出大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法非常有必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，能避免油缸施加爆破动载荷的局限性和雷管爆破的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山爆破开采工况或井下煤矿爆破卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括爆破震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间、爆破震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的爆破震动波的参数，参照《爆破安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的炸药量；
(3)依据步骤(1)确定的爆破震源的参数及步骤(2)中的炸药量，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的位置排列，包括排数N和列数M；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋雷管布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计雷管引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成雷管引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过雷管引线控制雷管爆炸范围和顺序，从而产生满足试验需求的爆破动载荷。
进一步，所述步骤(2)中，预埋雷管的炸药量通过如下公式确定，
Figure BDA0002272474780000031
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为雷管中的炸药量，kg；R为测点至爆破中心的距离，m；K、α为与爆破条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0。
再进一步，所述步骤(3)中，对于预埋雷管的位置排列N和M，若采用点爆破动载荷，N＝M＝1；若采用分布式爆破动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure BDA0002272474780000032
式中，N为预埋雷管的排数，M为预埋雷管的列数，Q总为预埋雷管的总炸药量，Q0为预埋雷管的单个炸药量。
更进一步，所述的预埋雷管包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
本发明中，预埋雷管为电信号控制引爆，其防水性、耐热性和抗震性需较好，雷管埋设在试样内部，保证了试验环境的安全性；图1中的许用电缆的防水性和抗震性较好，电缆和许用电缆的长度较小；光纤通道可根据需求延长，能保证实验人员的安全性，其稳定性、防水性、耐热性和抗震性较高，抗干扰能力强，信号衰减小；
本发明的有益效果为：方法能避免油缸施加爆破动载荷的局限性和雷管爆破的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据，对于大型露天矿山或井下煤矿减少投资、降低生产成本、保证开采安全有着重要的意义。
附图说明
图1是本发明的大尺寸岩体结构面剪切试验爆破动载荷施加方法流程图；
图2是本发明的剪切试验下试样的内部预埋雷管位置排列图。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
参照图1和图2，一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山爆破开采工况或井下煤矿爆破卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括爆破震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间、爆破震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的爆破震动波的参数，参照《爆破安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的炸药量；
(3)依据步骤(1)确定的爆破震源的参数及步骤(2)中的炸药量，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的位置排列，包括排数N和列数M，如附图2所示；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋雷管布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计雷管引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成雷管引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过雷管引线控制雷管爆炸范围和顺序，从而产生满足试验需求的爆破动载荷。
进一步，所述步骤(2)中，预埋雷管的炸药量通过如下公式确定，
Figure BDA0002272474780000051
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为雷管中的炸药量，kg；R为测点至爆破中心的距离，m；K、α为与爆破条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0。
再进一步，所述步骤(3)中，对于预埋雷管的位置排列N和M，若采用点爆破动载荷，N＝M＝1；若采用分布式爆破动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure BDA0002272474780000052
式中，N为预埋雷管的排数，M为预埋雷管的列数，Q总为预埋雷管的总炸药量，Q0为预埋雷管的单个炸药量。
更进一步，所述的预埋雷管包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
本实施例中，预埋雷管为电信号控制引爆，其防水性、耐热性和抗震性需较好，雷管埋设在试样内部，保证了试验环境的安全性；图1中的许用电缆的防水性和抗震性较好，电缆和许用电缆的长度较小；光纤通道可根据需求延长，能保证实验人员的安全性，其稳定性、防水性、耐热性和抗震性较高，抗干扰能力强，信号衰减小；
本实施例的方法能避免油缸施加爆破动载荷的局限性和雷管爆破的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据，对于大型露天矿山或井下煤矿减少投资、降低生产成本、保证开采安全有着重要的意义。

Claims (2)

1.一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山爆破开采工况或井下煤矿爆破卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括爆破震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间，爆破震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的爆破震动波的参数，参照《爆破安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的炸药量；
(3)依据步骤(1)确定的爆破震源的参数及步骤(2)中的炸药量，设计剪切试验下试样的内部预埋雷管的位置排列，包括排数N和列数M；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋雷管布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计雷管引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成雷管引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过雷管引线控制雷管爆炸范围和顺序，从而产生满足试验需求的爆破动载荷；
所述步骤(2)中，预埋雷管的炸药量通过如下公式确定，
Figure FDA0003328681750000021
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为雷管中的炸药量，kg；R为测点至爆破中心的距离，m；K、α为与爆破条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0；
所述步骤(3)中，对于预埋雷管的位置排列N和M，若采用点爆破动载荷，N＝M＝1；若采用分布式爆破动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure FDA0003328681750000022
式中，N为预埋雷管的排数，M为预埋雷管的列数，Q总为预埋雷管的总炸药量，Q0为预埋雷管的单个炸药量。
2.如权利要求1所述的大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法，其特征在于，所述的预埋雷管包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
CN201911110186.5A 2019-11-14 2019-11-14 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法 Active CN110887743B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911110186.5A CN110887743B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911110186.5A CN110887743B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110887743A CN110887743A (zh) 2020-03-17
CN110887743B true CN110887743B (zh) 2022-04-19

Family

ID=69747458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911110186.5A Active CN110887743B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110887743B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107796646A (zh) * 2017-11-23 2018-03-13 中南大学 模拟深埋隧洞爆破开挖卸荷的试验装置及试验方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7692775B2 (en) * 2005-07-14 2010-04-06 Chemimage Corporation Time and space resolved standoff hyperspectral IED explosives LIDAR detection
MX343260B (es) * 2009-09-29 2016-10-31 Orica Explosives Tech Pty Ltd Metodo para volar roca subterranea.
CN101980051A (zh) * 2010-09-26 2011-02-23 北京安科兴业科技有限公司 用于微地震技术的数据传输方法和系统
CN102692638A (zh) * 2012-06-21 2012-09-26 山东大学 钻爆法施工爆破震动超宽频带信号接收检波器及使用方法
CN103063092A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 山东科技大学 巷道掘进爆破模拟实验方法
CN103629980B (zh) * 2013-12-16 2015-09-16 中铁二十三局集团第四工程有限公司 邻近既有线陡峻山体松动控制爆破施工方法
CN103673795A (zh) * 2014-01-03 2014-03-26 安徽理工大学 一种无起爆药激光雷管
CN106198235A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 安徽理工大学 基于地质力学模型试验的爆破模拟试验装置及方法
CN109883778B (zh) * 2019-01-21 2022-05-20 绍兴文理学院 锚固结构面剪切试验最小试样确定方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107796646A (zh) * 2017-11-23 2018-03-13 中南大学 模拟深埋隧洞爆破开挖卸荷的试验装置及试验方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Coal burst induced by rock wedge parting slip: a case study in Zhaolou coal mine;Liu, Guangjian 等;《INTERNATIONAL JOURNAL OF MINING RECLAMATION AND ENVIRONMENT》;20181231;第32卷(第5期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110887743A (zh) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. A study of excavation sequence and contour blasting method for underground powerhouses of hydropower stations
Lu et al. An introduction to Chinese safety regulations for blasting vibration
Chen et al. Blasting excavation induced damage of surrounding rock masses in deep-buried tunnels
CN102662041B (zh) 用于模型实验的震动模拟系统
Fan et al. Transient characters of energy changes induced by blasting excavation of deep-buried tunnels
Chen et al. Design and application of blasting parameters for presplitting hard roof with the aid of empty‐hole effect
CN110887743B (zh) 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验爆破动载荷施加方法
Li et al. A study of vibration velocity attenuation induced by pneumatic rock breaking with carbon dioxide ice powder for safety assessment
Cheng et al. A study on cut blasting with large diameter charges in hard rock roadways
Li et al. Study on the technology of permeability enhancement of deep hole pre-splitting blasting in a low-permeability coal seam
Murthy et al. Prediction of overbreak in underground tunnel blasting: a case study
CN202548122U (zh) 用于模型实验的震动模拟系统
CN211318054U (zh) 用于研究围岩爆炸应力波作用机理的实验系统
Wang et al. Deformation characteristics and stress evolution law of composite hard roof under presplitting weakening
Ying-guo et al. Investigation of safety control for rock blasting excavation under cold condition
Jin et al. Propagation mechanism of fracture zones in single-hole rock mass under high in-situ stress
CN105258582B (zh) 一种用于建基面爆破开挖平整的炸药柱及开挖技术
CN110887746B (zh) 基于洛伦兹力的超大尺寸岩体结构面剪切试验的切向加载方法
Ataei Evaluation of blast induced ground vibrations from underground excavation at Karoun 3 area
Du et al. Numerical simulation of damage characteristics of jointed rock under blasting load
Chen et al. Optimization of close-range blasting design with vibration-damping and speed-reduction for open-pit mine in an arid region
Zhao et al. Study on dynamic response of shield segment to approach blasting of connected aisle
CN102243043A (zh) 一种开设爆破减震缝的方法
CN107687799A (zh) 一种降低爆破根底的装置
Yang et al. A composite pressure relief method based on roof cutting and fracturing expansion for thick hard roof in large mining height

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant