CN113776718A - 平面波的模拟方法 - Google Patents

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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/14—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force of explosions; for measuring the energy of projectiles

Abstract

本申请提供了平面波的模拟方法,平面波的模拟方法，包括以下步骤：第一步，将掌子面分为上部和下部，开挖下部，上部和下部的分界处形成第一平面；第二步，制作压力传感器包体，压力传感器包体包裹压力传感器，在第一平面处安装压力传感器；第三步，连接数据采集设备与压力传感器；第四步，在第一平面的上方，单排钻设炮孔；第五步，炮孔中不耦合装炸药并在炮孔中填充堵塞物；第六步，多孔齐爆，压力传感器动态实时采集数据。本申请不耦合装药使得爆炸产生的冲击波可以在炮孔内连续反复叠加后向临空面(下部的壁面)传播，从而近似产生平面波。压力传感器安装在下部的顶部，能够减少数据采集受到的干扰，增加数据采集的准确性。

Description

平面波的模拟方法
技术领域
本申请涉及利用爆炸产生的冲击应力波进行测试的技术领域，特别涉及一种平面波的模拟方法。
背景技术
核爆炸、冲击地压主要依靠近似平面波对竖直距离较远的地下洞室产生破坏，为了研究一定距离的核爆炸、冲击地压对人防、国防工程、巷道等地下洞室的破坏作用，需要模拟出近似平面波。
采用2号岩石乳化炸药爆炸产生的冲击波模拟核爆产生的近似平面波，存在如下技术瓶颈：核爆产生的冲击波作用时间较长，正压作用时间大约1s，2号岩石乳化炸药爆炸产生的冲击波作用时间短，大约为核爆的1/10-1/100，2号岩石乳化炸药爆炸与核爆产生的冲击波的波形也具有很大差别，无法模拟出核爆产生的近似平面波。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种平面波的模拟方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：平面波的模拟方法，包括以下步骤：平面波的模拟方法，包括以下步骤：
第一步，将掌子面分为上部和下部，开挖下部，上部和下部的分界处形成第一平面；
第二步，制作压力传感器包体，压力传感器包体包裹压力传感器，并将所述压力传感器包体安装在第一平面上；
第三步，连接数据采集设备与压力传感器；
第四步，在掌子面的上部钻设多个炮孔，所述炮孔在第一平面的上方平行排列；
第五步，在所述炮孔中以不耦合的形式装入炸药，并在炮孔的孔口处填充堵塞物；
第六步，同时引爆多个所述炮孔中的炸药，并通过数据采集设备实时采集压力传感器的动态数据。
进一步的，所述第二步，压力传感器包体为圆柱形。
进一步的，所述第二步，压力传感器具有多个，并在第一平面上呈十字形布置。
进一步的，所述第二步，压力传感器的数量为九。
进一步的，所述第四步，所述炮孔沿掌子面的开挖方向水平进行钻设。
进一步的，所示第一步，下部的高度取值于1.7m-2.2m。
进一步的，所述第四步，炮孔距第一平面的距离取值于2.0m-2.6m。
进一步的，所述第二步，十字形的中心点距炸药的两端的距离相等。
进一步的，所述压力传感器包体粘贴在第一平面上。
与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：
1)不耦合装药的目的是炸药爆炸后在钻孔内反复传递，波遇到不同介质时会发生反射和折射，为了保证在第一平面(压力传感器安装位置)上的超压峰值尽量相同，采用不耦合装药，另外，不耦合装药使得爆炸产生的冲击波可以在炮孔内连续反复叠加后向临空面(下部的壁面)传播，从而近似产生平面波。压力传感器安装在下部的顶部，能够减少数据采集受到的干扰，增加数据采集的准确性。
2)压力传感器包体为圆柱形，便于打孔后的安装。
3)十字形布置压力传感器，能够汇总各位置的压力数据并综合分析，较好地保证对模拟是否成功的准确判断。
4)压力传感器的数量不小于五，使数据分析能够有较大的数据量作为依据，进一步保证了对模拟是否成功的准确判断。
5)炮孔的走向平行于下部的掘进方向，垂直于掌子面，便于施工，能够提高平面波模拟的成功率。
6)下部的高度取值与1.7m-2.2m，便于施工人员进入及压力传感器的安装。
7)炮孔距第一平面的距离取值于2.0m-2.6m，保证足够的距离供波传播，利于平面波的形成。
8)十字形的中心点距炸药的两端的距离相等，能够成对分析各位置的压力数据，进一步保证了对模拟是否成功的准确判断。
9)采用粘贴的方式，施工简单，便于拆装。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为本申请的平面波的模拟方法的具体实施例的横断面结构示意图；
图2为本申请的平面波的模拟方法的具体实施例的纵断面结构示意图；
图3为本申请的平面波的模拟方法的具体实施例的压力传感器排布示意图。
附图标记说明：
1-上部；2-下部；3-第一平面；4-炮孔；5-压力传感器；6-炸药；7-堵塞物；8-掌子面。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本申请的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供一种平面波的模拟方法，通过采用不耦合装药、多孔齐爆的方式，使得爆炸产生的冲击波可以在炮孔4内连续反复叠加并向临空面(下部2的壁面)传播，从而达到近似产生面波的目的。相较于现有技术，本发明采用多炮孔4同时起爆产生平面波的方式，填补目前该领域的空白。
平面波的模拟方法的具体实施例，如图1和图2所示，包括以下步骤：
第一步，将掌子面8分为上部1和下部2，开挖下部2，上部1和下部2的分界处形成第一平面3；下部2的高度取值于1.7m-2.2m，高度能满足操作人员安装压力传感器包体即可。
第二步，制作压力传感器包体，压力传感器包体包裹压力传感器5，压力传感器包体为圆柱形，并将压力传感器包体以粘贴的方式安装在第一平面3处；压力传感器包体的波阻抗与第一平面3处岩体的波阻抗对应。如图3所示，本实施例中，压力传感器5为九个，并呈十字形布置，其他实施例中，压力传感器的数量可以为大于等于五的其他整数，例如，5、7、11、13。
第三步，连接数据采集设备与压力传感器；通过监测这些压力传感器的压力峰值确定是否形成平面波，如果峰值接近或者相等则证明爆炸形成了平面波。
第四步，在掌子面的上部沿开挖方向钻设多个炮孔4，炮孔4在第一平面上方的水平面内平行排列，炮孔4距第一平面3的距离取值于2.0m-2.6m，根据装药量、围岩情况进行确定。炮孔4的走向平行于下部2的掘进方向，垂直于掌子面。
第五步，炮孔4中以不耦合的形式装入炸药6，并在炮孔4的孔口处填充堵塞物7；
第六步，同时引爆多个炮孔4中的炸药6，并通过数据采集设备实时采集压力传感器5的动态数据数据。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1)不耦合装药的目的是炸药爆炸后在钻孔内反复传递，波遇到不同介质时会发生反射和折射，为了保证在第一平面(压力传感器安装位置)上的超压峰值尽量相同，采用不耦合装药，另外，不耦合装药使得爆炸产生的冲击波可以在炮孔内连续反复叠加后向临空面(下部的壁面)传播，从而近似产生平面波。压力传感器安装在下部的顶部，能够减少数据采集受到的干扰，增加数据采集的准确性。
2)压力传感器包体为圆柱形，便于打孔后的安装。
3)十字形布置压力传感器，能够汇总各位置的压力数据并综合分析，较好地保证对模拟是否成功的准确判断。
4)压力传感器的数量不小于五，使数据分析能够有较大的数据量作为依据，进一步保证了对模拟是否成功的准确判断。
5)炮孔的走向平行于下部的掘进方向，垂直于掌子面，便于施工，能够提高平面波模拟的成功率。
6)下部的高度取值与1.7m-2.2m，便于施工人员进入及压力传感器的安装。
7)炮孔距第一平面的距离取值于2.0m-2.6m，保证足够的距离供波传播，利于平面波的形成。
8)十字形的中心点距炸药的两端的距离相等，能够成对分析各位置的压力数据，进一步保证了对模拟是否成功的准确判断。
9)采用粘贴的方式，施工简单，便于拆装。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.平面波的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将掌子面分为上部和下部，开挖下部，上部和下部的分界处形成第一平面；
第二步，制作压力传感器包体，压力传感器包体包裹压力传感器，并将所述压力传感器包体安装在第一平面上；
第三步，连接数据采集设备与压力传感器；
第四步，在掌子面的上部钻设多个炮孔，所述炮孔在第一平面的上方平行排列；
第五步，在所述炮孔中以不耦合的形式装入炸药，并在炮孔的孔口处填充堵塞物；
第六步，同时引爆多个所述炮孔中的炸药，并通过数据采集设备实时采集压力传感器的动态数据。
2.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第二步，压力传感器包体为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第二步，压力传感器具有多个，并在第一平面上呈十字形布置。
4.根据权利要求3所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第二步，压力传感器的数量为九。
5.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第四步，所述炮孔沿掌子面的开挖方向水平进行钻设。
6.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所示第一步，下部的高度取值于1.7m-2.2m。
7.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第四步，炮孔距第一平面的距离取值于2.0m-2.6m。
8.根据权利要求3所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述第二步，十字形的中心点距炸药的两端的距离相等。
9.根据权利要求1所述的平面波的模拟方法，其特征在于，所述压力传感器包体粘贴在第一平面上。
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