CN111595703A - 一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，包括以下步骤：步骤S1，获取边坡剖面，确定边坡各项外形参数和尺寸，并确定边坡物理模型的几何相似比、时间相似比和强度相似比；步骤S2，设置节理岩质爆破试验专用模型箱，并确定模型砌块。通过搭建相似材料设置节理岩质爆破试验专用模型箱，可较为直观、准确的将边坡受爆破振动发生失稳破坏的现象呈现出来，通过对试验结果的应力分析，得到研究对象在破坏发展中各阶段的应力分布，以及由变形和局部损坏引起的应力重分布情况，能够直观的定性或定量反映出工程中天然岩体的受力特性，设备操作、安装、调试较为简单易懂，试验结果可满足工程需要，为工程施工保驾护航。
Description
技术领域
本发明涉及节理岩质边坡爆破测试技术领域，具体来说，涉及一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法。
背景技术
物理模拟是通过相似原理，即模拟的模型与研究对象在某些条件下(几何条件、受力条件和摩擦因数等)需要满足一定的相似关系，以此建立研究对象和模拟试验之间的关系，达到使模型试验过程中出现的物理现象与实际原型相似的目的。
边坡物理模型试验是针对边坡这一特定研究对象的试验技术，它的发展主要经历了框架式模型试验、底面摩擦模型试验、大型振动台模型及离心机模型试验四个阶段。
目前，底面摩擦试验只能模拟一个剖面，模拟重力作用下边坡滑坡规律，施加其他外作用力受到限制，大型振动台模型试验和离心机模型试验所使用的试验设备比较昂贵，造价比较高。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，包括以下步骤：
步骤S1，获取边坡剖面，确定边坡各项外形参数和尺寸，并确定边坡物理模型的几何相似比、时间相似比和强度相似比；
步骤S2，设置节理岩质爆破试验专用模型箱，并确定模型砌块；
步骤S3，在模型箱中装配可调频振动机弹簧床底板，制作物理边坡模型，并预埋传感器；
步骤S4，通过三维光学摄影测量监测边坡模型表面位移；
步骤S5，获取爆破振动至边坡失稳的规律。
进一步，步骤S1，还包括将实际爆破频率和强度数据转换为可调频振动机的频率和强度。
进一步，步骤S2，进一步模型砌块包括以下步骤：
选用河沙做骨料，石灰和石膏做胶结物；
根据实验原型岩石物理力学参数，通过换算和不同配比材料力学测试，依据相似材料配比表，对照得到配比号生成配比表；
根据配比表制作相应强度的模型砌块。
进一步，所述模型砌块堆砌按照实际边坡形态堆砌，其中包括边坡坡度、高度、台阶、岩性分层、优势岩体节理结构面倾向或倾角。
进一步，所述优势岩体节理结构面其位置砌块缝隙中使用云母片进行分割，用于减少岩块之间的作用力。
进一步，传感器包括加速度传感器、土压力盒和激光位移传感器。
进一步，步骤S4，包括在边坡模型表面设定非编码点，相邻两列非编码点距离均为100mm。
本发明的有益效果：
本发明通过搭建相似材料设置节理岩质爆破试验专用模型箱，可较为直观、准确的将边坡受爆破振动发生失稳破坏的现象呈现出来，通过对试验结果的应力分析，得到研究对象在破坏发展中各阶段的应力分布，以及由变形和局部损坏引起的应力重分布情况，能够直观的定性或定量反映出工程中天然岩体的受力特性，设备操作、安装、调试较为简单易懂，试验结果可满足工程需要，为工程施工保驾护航。
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他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法。
如图1所示，根据本发明实施例的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，包括以下步骤：
步骤S1，获取边坡剖面，确定边坡各项外形参数和尺寸，并确定边坡物理模型的几何相似比、时间相似比和强度相似比；
步骤S2，设置节理岩质爆破试验专用模型箱，并确定模型砌块；
步骤S3，在模型箱中装配可调频振动机弹簧床底板，制作物理边坡模型，并预埋传感器；
步骤S4，通过三维光学摄影测量监测边坡模型表面位移；
步骤S5，获取爆破振动至边坡失稳的规律。
借助于上述技术方案，通过搭建相似材料设置节理岩质爆破试验专用模型箱，可较为直观、准确的将边坡受爆破振动发生失稳破坏的现象呈现出来，通过对试验结果的应力分析，得到研究对象在破坏发展中各阶段的应力分布，以及由变形和局部损坏引起的应力重分布情况，能够直观的定性或定量反映出工程中天然岩体的受力特性，设备操作、安装、调试较为简单易懂，试验结果可满足工程需要，为工程施工保驾护航。
其中，步骤S1，还包括将实际爆破频率和强度数据转换为可调频振动机的频率和强度。
其中，步骤S2，进一步模型砌块包括以下步骤：
选用河沙做骨料，石灰和石膏做胶结物；
根据实验原型岩石物理力学参数，通过换算和不同配比材料力学测试，依据相似材料配比表，对照得到配比号生成配比表；
根据配比表制作相应强度的模型砌块。
其中，所述模型砌块堆砌按照实际边坡形态堆砌，其中包括边坡坡度、高度、台阶、岩性分层、优势岩体节理结构面倾向或倾角。
其中，所述优势岩体节理结构面其位置砌块缝隙中使用云母片进行分割，用于减少岩块之间的作用力。
其中，传感器包括加速度传感器、土压力盒和激光位移传感器。
其中，步骤S4，包括在边坡模型表面设定非编码点，相邻两列非编码点距离均为100mm。
另外，具体的，还包括以下步骤：
实验设备安装与调试，连接各类传感器至测试设备，调试；
分析边坡未开挖、开挖条件下边坡内部应力分布、位移变化情况；
在边坡未开挖和开挖两种条件下，改变坡底部振动机的相对位置，可模拟解决爆破点与边坡的不同距离对边坡岩体产生影响的规律；
每个爆破点又可以通过调节调频振动机，来模拟不同爆破强度对边坡岩体的影响规律；
通过分析位移传感器、压力传感器、加速度传感器以及三维光学摄影测量表面位移数据，来解决爆破振动至边坡失稳的规律，为工程提供依据。
另外，具体的，相似材料物理模型试验理论技术发展比较成熟，实验操作系统成本较低，设备安装调试较为简单，数据监测手段完善，实验数据满足实际工程要求。可调频振动机弹簧床底板系统和数据监测系统，通过该系统改变振动机位置、频率来实现边坡岩体受爆破振动失稳规律的研究。数据监测系统：加速度传感器数据用于分析边坡内部受振动影响不同边坡高度产生的加速度放大系数，来分析边坡哪个位置发生破坏；压力传感器数据用于边坡岩体内部正应力、剪应力受振动影响的分布规律；激光位移传感器数据用于分析边坡正面关键点位置的位移情况；三维光学摄影测量数据用于分析选取的边坡剖面整体位移情况。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过搭建相似材料设置节理岩质爆破试验专用模型箱，可较为直观、准确的将边坡受爆破振动发生失稳破坏的现象呈现出来，通过对试验结果的应力分析，得到研究对象在破坏发展中各阶段的应力分布，以及由变形和局部损坏引起的应力重分布情况，能够直观的定性或定量反映出工程中天然岩体的受力特性，设备操作、安装、调试较为简单易懂，试验结果可满足工程需要，为工程施工保驾护航。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，获取边坡剖面，确定边坡各项外形参数和尺寸，并确定边坡物理模型的几何相似比、时间相似比和强度相似比；
步骤S2，设置节理岩质爆破试验专用模型箱，并确定模型砌块；
步骤S3，在模型箱中装配可调频振动机弹簧床底板，制作物理边坡模型，并预埋传感器；
步骤S4，通过三维光学摄影测量监测边坡模型表面位移；
步骤S5，获取爆破振动至边坡失稳的规律。
2.根据权利要求1所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，步骤S1，还包括将实际爆破频率和强度数据转换为可调频振动机的频率和强度。
3.根据权利要求1所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，步骤S2，进一步模型砌块包括以下步骤：
选用河沙做骨料，石灰和石膏做胶结物；
根据实验原型岩石物理力学参数，通过换算和不同配比材料力学测试，依据相似材料配比表，对照得到配比号生成配比表；
根据配比表制作相应强度的模型砌块。
4.根据权利要求3所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，所述模型砌块堆砌按照实际边坡形态堆砌，其中包括边坡坡度、高度、台阶、岩性分层、优势岩体节理结构面倾向或倾角。
5.根据权利要求4所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，所述优势岩体节理结构面其位置砌块缝隙中使用云母片进行分割，用于减少岩块之间的作用力。
6.根据权利要求1所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，传感器包括加速度传感器、土压力盒和激光位移传感器。
7.根据权利要求1所述的基于模型试验的节理岩质边坡爆破失稳规律的测试方法，其特征在于，步骤S4，包括在边坡模型表面设定非编码点，相邻两列非编码点距离均为100mm。
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