CN115046832B - 一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法，用于解决现有技术中在预裂爆破模型试验时，岩石模型没有进行加载压力，同时试验结束后，模具拆卸困难、效率低的问题；包括：模箱、加载模块、侧板拆卸模块、底板拆卸模块和升降模块，所述模箱包括底板和侧板，所述底板和四块所述侧板围成一端开口的立方箱体，通过将混凝土浇筑到所述模箱中制成岩石模型，所述加载模块用于对所述岩石模型进行加载，所述侧板拆卸模块用于将所述侧板从岩石模型上拆除，所述底板拆卸模块用于将所述底板从制成岩石模型上拆除，所述升降模块安装在行走模块上，所述升降模块驱动所述加载模块、所述侧板拆卸模块和所述底板拆卸模块升降。

Description

一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法

技术领域

本发明属于预裂爆破模型试验领域，特别是涉及一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法。

背景技术

预裂爆破是指进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝。以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，通过预裂爆破模型试验可以了解不同的爆破方案的爆破效果和爆破机理。在进行预裂爆破模型试验时，需要预先用混凝土制作模型模拟岩石，通常采用的方法是向模箱中注入一定配比的混凝土，放置大约28天左右就形成了岩石模型，然后在所述岩石模型上进行预裂爆破模型试验。

然而，在现有技术中进行预裂爆破模型试验时，岩石模型周围没有进行加载压力，不能很好的模拟出岩石在受到不同外界压力情况下的爆破变形以及爆破力变化等情况，同时，预裂爆破模型试验结束后需要对岩石模型进行全方位的拍照和研究，需要拆卸掉岩石模型外面的模具，但是由于混凝土凝固后和模具紧紧的粘接在一起，目前采用的都是人工拆卸，费时费力，效率低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法，用于解决现有技术中在预裂爆破模型试验时，对岩石模型没有进行加载压力，同时试验结束后，模具拆卸困难、效率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，包括：

模箱，所述模箱包括底板和侧板，所述底板和四块所述侧板围成一端开口的立方箱体，通过将混凝土浇筑到所述立方箱体中制成岩石模型。

加载模块，所述加载模块用于对所述岩石模型进行加载。

侧板拆卸模块，所述侧板拆卸模块用于将所述侧板从所述岩石模型上拆除。

底板拆卸模块，所述底板拆卸模块用于将所述底板从所述岩石模型上拆除。

升降模块， 所述升降模块安装在行走模块上，所述升降模块驱动所述加载模块、所述侧板拆卸模块和所述底板拆卸模块升降。

可选地，所述升降模块包括升降导轨、升降驱动元件和升降组件。

所述升降导轨固定安装在所述行走模块上，所述升降驱动元件驱动所述升降组件在所述升降导轨上往复运动。

可选地，所述升降组件包括升降架、第一导轨和活动架。

所述升降架和所述升降导轨滑动配合，所述升降架上设有第一导轨，所述第一导轨的和所述升降导轨互相垂直，所述活动架和所述第一导轨滑动配合，所述升降驱动元件和所述行走模块固定连接，所述升降驱动元件的伸缩端和所述升降架固定连接。

可选地，所述活动架包括第一支架、第二支架和第一伸缩元。

所述第一支架和所述第二支架均和所述第一导轨滑动配合，所述第一伸缩元件的一端和所述第一支架铰接，所述第一伸缩元件的另一端和所述第二支架铰接。

可选地，所述加载模块包括第一压板、第二压板、第二导轨和第二伸缩元件。

两块所述第一压板对立设置，所述第一支架和所述第二支架上均固定安装有第一压板和第二伸缩元件，所述第二伸缩元件的伸缩方向和所述第一伸缩元件的伸缩方向垂直，所述第二伸缩元件的伸缩端的所述第二导轨滑动配合，所述第二导轨和所述第二压板固定连接，两块所述第二压板对立设置，所述第一压板和所述第二压板围城立方体的最大截面所述立方箱体截面大。

可选地，所述模箱还包括快拆锁扣，相邻两块所述侧板通过所述快拆锁扣连接。

可选地，所述底板拆卸模块包括竖向伸缩元件，两组所述竖向伸缩元件分别固定在所述第一支架和所述第二支架上，所述竖向伸缩元件的伸缩端与底板上端面相贴合，所述竖向伸缩元件的伸缩端的伸缩方向与底板上板面相垂直。

可选地，所述侧板拆卸模块包括连接扣和连接杆，所述连接扣和所述侧板固定连接，所述第一压板和所述第二压板两侧的所述侧板上均对称设置有若干所述连接扣，所述连接杆穿过两个互相对称的所述连接扣并将所述第一压板或第二压板固定在所述侧板上。

可选地，所述用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置还包括压力传感器，所述压力传感器用于测试第一压板和所述第二压板受到的压力大小。

一种用于预裂爆破模型爆炸应力测试的方法，包括如下步骤：

模型浇筑步骤：将所述侧板围在所述底板上形成所述模箱，用快拆锁扣将四块所述侧板固定，向所模箱中注入特定比例的混凝土，中间预留爆破孔，直到所述混凝土凝固风干形成岩石模型；

爆炸应力测试步骤：解开所述快拆锁扣，通过所述行走模块带动所述加载模块到所述岩石模型正上方，所述升降模块带动所述加载模块往下运动，直到所述第一压板和所述第二压板围在所述岩石模型的四周，所述第一伸缩元件和所述第二伸缩元件分别带动所述第一压板和所述第二压板分别压在四块所述侧板上，通过所说第一伸缩元件和所述第二伸缩元件为所述岩石模型四面提供特定压力，所述爆破孔中放入爆破设备进行爆破，所述压力传感器记录爆破过程中压力变化；

底板拆卸步骤：启动所述升降模块，所述升降模块带动所述模箱脱离地面一定距离，所述竖向伸缩元件的伸缩端伸长并把所述底板顶离所述岩石模型；

侧板拆卸步骤：用连接杆将第一压板和第二压板固定在所述侧板上，所述第一伸缩元件和所述第二伸缩元件伸长带动所述第一压板和所述第二压板远离所述岩石模型，所述第一压板和所述第二压板带动所述侧板脱离所述岩石模型。

如上所述，本发明的一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置及方法，至少具有以下有益效果：

1.通过所述加载模块在预裂爆破模型试验过程中对所述岩石模型进行加载，从而模拟出岩石在受到不同外界压力情况下的爆破变形以及爆破力变化等情况。

2.由于设置了所述侧板拆卸模块和所述底板拆卸模块，在预裂爆破模型试验结束后，能够对所述侧板和所述底板进行快速拆卸，便于后续拍照观察研究。

3.通过行走模块带动整个装置移动，实现快速的对不同岩石模型进行实验，增加了试验效率，同时可以用于搬运所述岩石模型。

4.通过所述快拆锁扣将四块所述侧板固定在一起，所述侧板放置在所述底板上，不仅安装便捷，同时拆卸很方便，通过解开所述快拆锁扣去掉所述侧板之间的连接，从而方便后续所述侧板的拆卸。

5.通过所述第一伸缩元件带动所述第一支架和第二支架互相靠拢，所述第一支架和所述第二支架分别带动一块所述第一压板运动，所述第二伸缩元件带动所述第二压板运动，所述第一压板和所述第二压板将压力传递给侧板，通过所述侧板对所述岩石模型进行加载。

附图说明

图1显示为本发明中用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置的立体结构示意图；

图2显示为本发明中用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置的俯视图；

图3显示为本发明中图1的局部A的放大图；

图4显示为本发明中图1的局部C的放大图；

图5显示为本发明中带岩石模型的模型立体结构示意图。

元件标号说明

1、行走模块；101、驾驶室；

2、模箱；201、侧板；202、底板；203、快拆锁扣；

3、升降模块；301、升降导轨；302、升降驱动元件；330、升降组件；331、升降架；332、第一导轨；333、活动架；3331、第一支架；3332、第二支架；3333、第一伸缩元件；

401、第一压板；402、第二压板；403、第二导轨；404、第二伸缩元件；405、侧板拆卸模块、4051、连接扣；4052、连接杆；

501、竖向伸缩元件；

7、岩石模型；701、爆破孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1和图5，本发明提供一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，所述用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置包括：模箱2，所述模箱2包括底板202和侧板201，所述底板202和四块所述侧板201围成一端开口的立方箱体，通过将混凝土浇筑到所述立方箱体中制成岩石模型7。

加载模块，所述加载模块用于对所述岩石模型7进行加载，从而模拟出岩石在受到不同外界压力情况下的爆破变形以及爆破力变化等情况。

侧板拆卸模块405，所述侧板拆卸模块405用于将所述侧板201从所述岩石模型7上拆除。

底板拆卸模块，所述底板拆卸模块用于将所述底板202从所述岩石模型7上拆除。

在预裂爆破模型试验结束后，能够对所述侧板201和所述底板202进行快速拆卸，便于后续拍照观察研究。

升降模块3， 所述升降模块3安装在行走模块1上，所述行走模块上设置有驾驶室101，所述驾驶室101的玻璃采用防爆玻璃。所述升降模块3驱动所述加载模块、所述侧板拆卸模块405和所述底板拆卸模块升降，方便所述加载模块、所述侧板拆卸模块405和所述底板拆卸模块安装在所述岩石模型7上。通过行走模块1带动整个装置移动，可以快速的对不同岩石模型7进行实验，增加了试验效率，同时可以用于搬运所述岩石模型7。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述升降模块3包括升降导轨301、升降驱动元件302和升降组件330。

所述升降导轨301固定安装在所述行走模块1上，所述升降驱动元件302驱动所述升降组件330在所述升降导轨301上往复运动。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述升降组件330包括升降架331、第一导轨332和活动架333。

所述升降架331和所述升降导轨301滑动配合，所述升降架331上设有所述第一导轨332，所述第一导轨332的导向方向和所述升降导轨301的导向方向互相垂直，所述活动架333和所述第一导轨332滑动配合，所述升降驱动元件302和所述行走模块1固定连接，所述升降驱动元件302的伸缩端和所述升降架331固定连接，所述升降驱动元件302可以为液压油缸。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述活动架333包括第一支架3331、第二支架3332和第一伸缩元件3333。

所述第一支架3331和所述第二支架3332均和所述第一导轨332滑动配合，所述第一伸缩元件3333的一端和所述第一支架3331铰接或者固定连接，所述第一伸缩元件3333的另一端和所述第二支架3332铰接或者固定连接。所述第一伸缩元件3333可以为液压油缸，通过所述第一伸缩元件3333带动所述第一支架3331和所述第二支架3332相对运动。可以平行设置若干组所述第一伸缩元件3333。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述加载模块包括第一压板401、第二压板402、第二导轨403和第二伸缩元件404。

两块所述第一压板401对立设置，所述第一支架3331和第二支架3332上均固定安装有第一压板401和第二伸缩元件404，两块所述第一压板401对称设置，所述第二伸缩元件404的伸缩方向和所述第一伸缩元件3333的伸缩方向垂直，所述第二伸缩元件404可以为液压油缸，所述第二伸缩元件404的伸缩端的所述第二导轨403滑动配合，所述第二导轨403和所述第二压板402固定连接，两块所述第二压板402对立设置。通过所述第一伸缩元件3333带动所述第一支架3331和第二支架3332互相靠拢，所述第一支架3331和所述第二支架3332分别带动一块所述第一压板401运动，所述第二伸缩元件404带动所述第二压板402运动，所述第一压板401和所述第二压板402将压力传递给侧板201，通过所述侧板201对所述岩石模型7进行加载；可以平行设置若干组所述第二伸缩元件404。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述模箱2还包括快拆锁扣203，相邻两块所述侧板201通过所述快拆锁扣203连接。通过所述快拆锁扣203将四块所述侧板201固定在一起，所述侧板201放置在所述底板202上，不仅安装便捷，同时拆卸很方便，通过解开所述快拆锁扣203去掉相邻所述侧板201之间的连接，从而方便后续所述侧板201的拆卸。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述底板拆卸模块包括竖向伸缩元件501，两组所述竖向伸缩元件501分别固定在所述第一支架3331和所述第二支架3332上，所述竖向伸缩元件501可以为液压油缸，当所述模箱2被所述第一压板401和所述第二压板402夹持的时候，所述竖向伸缩元件501的轴线穿过所述底板202，所述竖向伸缩元件501的伸缩端向所述底板202方向伸长。通过所述竖向伸缩元件501伸长，所述竖向伸缩元件501将所述底板202顶离所述岩石模型7。

本实施例中，请参阅图1-图5，所述侧板拆卸模块405包括连接扣4051和连接杆4052，所述连接扣4051和所述侧板201固定连接，所述第一压板401和所述第二压板402两侧的所述侧板201上均对称设置有若干所述连接扣4051，在爆破试验的时候，所述第一伸缩元件3333和所述第二伸缩元件404分别带动两块所述第一压板401和两块所述第二压板402分别压在四块所述侧板201上，此时所述第一压板401和所述第二压板402均与所述侧板201紧密接触，当爆破试验结束后，所述连接杆4052横跨所述第一压板401，所述连接杆4052的两端分别伸入到所述第一压板401两侧的所述连接扣4051中，此时，所述第一压板401位于所述侧板201和所述连接杆4052之间，同时所述连接杆4052又套在所述连接扣4051中，故所述第一压板401被所述连接杆4052固定在所述侧板201上，同理，所述连接杆4052横跨所述第二压板402，所述连接杆4052两端分别伸入到所述第二压板402两边的所述连接扣4051中，此时，所述第二压板位于所述侧板201和所述连接杆4052之间，所述第二压板402被所述连接杆4052固定在所述侧板201上，通过所述第一压板401和所述第二压板402带动所述侧板201脱离所述岩石模型7。

本实施例中，请参阅图1-图4，所述用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置还包括压力传感器，所述压力传感器用于测试第一压板401和所述第二压板402受到的压力大小，所述压力传感器可以安装在所述第一伸缩元件3333和第二伸缩元件404的液压油路中，通过测试液压油路中液压换算出第一伸缩元件3333和所述第二伸缩元件404受到的外界压力，从而推算出所述岩石模型7传递出的压力。

一种用于预裂爆破模型爆炸应力测试的方法，包括如下步骤：

模型浇筑步骤：将所述侧板201围在所述底板202上形成所述模箱2，用快拆锁扣203将四块所述侧板201固定，向所模箱2中注入特定比例的混凝土，中间预留爆破孔701，直到所述混凝土凝固风干形成岩石模型7，岩石模型7制作方便，成本低，可以批量制作，便于大规模试验。

爆炸应力测试步骤：解开所述快拆锁扣203，通过所述行走模块1带动所述加载模块到所述岩石模型7正上方，所述升降模块3带动所述加载模块往下运动，直到所述第一压板401和所述第二压板402围在所述岩石模型7的四周，所述第一伸缩元件3333和所述第二伸缩元件404分别带动所述第一压板401和所述第二压板402分别压在四块所述侧板201上，通过所说第一伸缩元件3333和所述第二伸缩元件404为所述岩石模型7四面提供特定压力，所述爆破孔701中放入爆破设备进行爆破，所述压力传感器记录爆破过程中压力变化，很好的模拟出岩石在受到不同外界压力情况下的爆破变形以及爆破力变化等情况。

底板202拆卸步骤：启动所述升降模块3，所述升降模块3带动所述模箱2离开地面一定距离，所述竖向伸缩元件501的推进端伸长并把所述底板202顶离所述岩石模型7；

侧板201拆卸步骤：用连接杆4052将所述第一压板401和所述第二压板402固定在所述侧板201上，所述第一伸缩元件3333和第二伸缩元件404伸长带动所述第一压板401和所述第二压板402远离所述岩石模型7，所述第一压板401和所述第二压板402带动所述侧板201脱离所述岩石模型7。

综上所述，通过所述加载模块在预裂爆破模型试验过程中对所述岩石模型7进行加载，从而模拟出岩石在受到不同外界压力情况下的爆破变形以及爆破力变化等情况，由于设置了所述侧板拆卸模块405和所述底板拆卸模块，在预裂爆破模型试验结束后，能够对所述侧板201和所述底板202进行快速拆卸，便于后续拍照观察研究。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (6)

1.一种用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，其特征在于，包括：

模箱，所述模箱包括底板和侧板，所述底板和四块所述侧板围成一端开口的立方箱体，通过将混凝土浇筑到所述立方箱体中制成岩石模型；

加载模块，所述加载模块用于对所述岩石模型进行加载；

侧板拆卸模块，所述侧板拆卸模块用于将所述侧板从所述岩石模型上拆除；

底板拆卸模块，所述底板拆卸模块用于将所述底板从所述岩石模型上拆除；

升降模块，所述升降模块安装在行走模块上，所述升降模块驱动所述加载模块、所述侧板拆卸模块和所述底板拆卸模块升降；

所述升降模块包括升降导轨、升降驱动元件和升降组件；所述升降导轨固定安装在所述行走模块上，所述升降驱动元件驱动所述升降组件在所述升降导轨上往复运动；

所述升降组件包括升降架、第一导轨和活动架，所述升降架和所述升降导轨滑动配合，所述升降架上设有第一导轨，所述第一导轨的导向方向和所述升降导轨的升降方向互相垂直，所述活动架和所述第一导轨滑动配合，所述升降驱动元件和所述行走模块固定连接，所述升降驱动元件的伸缩端和所述升降架固定连接；

所述活动架包括第一支架、第二支架和第一伸缩元件，所述第一支架和所述第二支架均和所述第一导轨滑动配合，所述第一伸缩元件的一端和所述第一支架连接，所述第一伸缩元件的另一端和所述第二支架连接；

所述加载模块包括第一压板、第二压板、第二导轨和第二伸缩元件；两块所述第一压板对立设置，所述第一支架和所述第二支架上均固定安装有第一压板和第二伸缩元件，所述第二伸缩元件的伸缩方向和所述第一伸缩元件的伸缩方向垂直，所述第二伸缩元件的伸缩端的所述第二导轨滑动配合，所述第二导轨和所述第二压板固定连接，两块所述第二压板对立设置，所述第一压板和所述第二压板围成立方体的最大截面比所述立方箱体截面大。

2.根据权利要求1所述的用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，其特征在于：所述模箱还包括快拆锁扣，相邻两块所述侧板通过所述快拆锁扣连接。

3.根据权利要求2所述的用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，其特征在于：所述底板拆卸模块包括竖向伸缩元件，两组所述竖向伸缩元件分别固定在所述第一支架和所述第二支架上，

所述竖向伸缩元件的伸缩端与底板上端面相贴合，所述竖向伸缩元件的伸缩端的伸缩方向与底板上板面相垂直。

4.根据权利要求3所述的用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，其特征在于：所述侧板拆卸模块包括连接扣和连接杆，所述连接扣和所述侧板固定连接，所述第一压板和所述第二压板两侧的所述侧板上均对称设置有若干所述连接扣，所述连接杆穿过两个互相对称的所述连接扣并将所述第一压板或所述第二压板固定在所述侧板上。

5.根据权利要求4所述的用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，其特征在于：还包括压力传感器，所述压力传感器用于测试第一压板和所述第二压板受到的压力大小。

6.一种用于预裂爆破模型爆炸应力测试的方法，其特征在于：适用于权利要求5所述的用于预裂爆破模型试验爆炸应力测试的装置，包括如下步骤：

模型浇筑步骤：将所述侧板围在所述底板上形成所述模箱，用快拆锁扣将四块所述侧板固定，向所模箱中注入特定比例的混凝土，中间预留爆破孔，直到所述混凝土凝固风干形成岩石模型；

爆炸应力测试步骤：解开所述快拆锁扣，通过所述行走模块带动所述加载模块到所述岩石模型正上方，所述升降模块带动所述加载模块往下运动，直到所述第一压板和所述第二压板围在所述岩石模型的四周，所述第一伸缩元件和所述第二伸缩元件分别带动所述第一压板和所述第二压板分别压在四块所述侧板上，通过所说第一伸缩元件和所述第二伸缩元件为所述岩石模型四面提供特定压力，所述爆破孔中放入爆破设备进行爆破，所述压力传感器记录爆破过程中压力变化；

底板拆卸步骤：启动所述升降模块，所述升降模块带动所述模箱脱离地面一定距离，所述竖向伸缩元件的伸缩端伸长并把所述底板顶离所述岩石模型；

侧板拆卸步骤：用连接杆将所述第一压板和所述第二压板固定在所述侧板上，所述第一伸缩元件和所述第二伸缩元件伸长带动所述第一压板和所述第二压板远离所述岩石模型，所述第一压板和所述第二压板带动所述侧板脱离所述岩石模型。

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