[实用新型]一种用于模拟深部岩体受力状态的爆炸载荷模拟发生器

说明书

技术领域

本发明涉及受力状态的模拟装置，尤其涉及一种用于模拟深部岩体受力状态的爆 炸载荷模拟发生器。

背景技术

当前我国交通、水利水电、能源、矿山和军事防护都有涉及深部地下工程的问题， 而深部岩体赋存在高应力环境中，在施工开挖卸荷扰动和爆炸地冲击扰动作用下，存在可 能发生分区破裂、大变形、岩爆、工程性地震等灾害的风险。因此为防范上述灾害发生，国内 外相关学者专家都在对深部岩体工程进行深入研究，模拟深部岩体受力状态。但目前的模 拟仅限于高地应力模拟，略或高地应力和开挖扰动的模拟，未见能全部实现高地应力、开挖 扰动和爆炸扰动（一高两扰动）的模拟装置。

浅埋或者地下爆炸后，爆炸载荷经过岩土介质向爆炸远区传播，经过不断衰减后， 深部岩土承受的爆炸载荷峰值大大降低，载荷作用时间也大大增加。近年来，基于相似理论 的相似模拟材料常常被用来模拟真实岩体结构，为实验室内模拟大规模地下爆炸提供了可 能。按照相似比尺缩比后，爆炸载荷强度进一步降低，可近似的等效为三角形脉冲，如按照 1:100的比尺模拟研究0~100ktTNT当量爆炸在地下0~2000m深处产生的爆炸地冲击扰动，所 需的模拟载荷为：峰值0~3MPa、上升时间2.5~10ms、下降时间为上升时间的2倍5~20ms。该等 效载荷的特点是峰值低、脉宽长，使用化学爆炸方法难以准确获得。同时在室内使用化学爆 炸具有较大的危险性，因此急需探索安全可靠的爆炸载荷模拟装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现高地应力、开挖扰动和爆炸扰动模拟的一种模 拟深部岩体受力状态的加载装置。

为实现上述目的，本发明的用于模拟深部岩体受力状态的爆炸载荷模拟发生器， 设于岩体受力试验承载架上，所述爆炸载荷模拟发生器包括加载单元和卸载单元；加载单 元包括活塞和设有进气口和卸气口的油缸，所述活塞滑动设置在油缸内；所述卸载单元包 括侧壁设有卸载孔的缸筒、卸载活塞以及调节弹簧，所述缸筒一端与卸气口对接，所述卸载 活塞滑动地设于缸筒中，并通过调节弹簧与缸筒的另一端相接，当调节弹簧处于自由状态 时卸载活塞的周侧封堵所述卸载孔；加载单元通过向进气口注入高压空气，推动活塞挤压 油液，卸载单元在油缸内气压升高时，通过被高压气体推挤的卸载活塞打开卸载孔形成通 路排出气体，当气压降低时，卸载活塞在调节弹簧的作用下复位封堵卸载孔，所述爆炸载荷 模拟发生器设置在所述承载架的顶板或侧板上。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，所述加载单元还包括螺母，所述活 塞的活塞杆伸出所述油缸外旋接所述螺母，使活塞的行程限定在螺母与油缸之间的间距之 间，所述油缸的活塞端与所述顶板或侧板上的连接孔连通。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，还所述卸载单元还包括一定位套， 所述缸筒沿轴向依次设有相互连通的调节活塞腔、卸载活塞腔和定位套腔，且卸载活塞腔 设有卸载孔，所述调节活塞腔的开口端连接在所述油缸的卸气口上，调节活塞、卸载活塞和 定位套分别对应地置于调节活塞腔、卸载活塞腔和定位套腔中，且调节活塞的活塞杆伸入 到卸载活塞腔与卸载活塞连接，调节弹簧穿套在卸载活塞的活塞杆上，并将卸载活塞压向 调节活塞腔和卸载活塞腔之间的连通孔，卸载活塞连接的活塞杆伸入到定位套腔中，与该 腔中的定位套连接。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，还包括一个用于定位定位套的定位 单元，定位单元包括定位销与定位弹簧，定位套腔的腔壁上设有销钉孔，定位销置于销钉孔 中，定位弹簧穿套在定位销上，并将定位销一端压触在定位套外圆周侧面上，在卸载活塞带 动定位套轴向移动而使定位孔移动至定位销位置时，定位销嵌入该定位孔中，而使卸载活 塞轴向定位。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，所述缸筒由相互连接的第一缸筒和 第二缸筒组成。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，所述第一缸筒的内腔沿轴向设有相 互连通的所述调节活塞腔和第一卸载活塞腔，且所述卸载孔设置在第一卸载活塞腔的腔壁 上。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，所述第二缸筒的内腔沿轴向设有相 互连通的第二卸载活塞腔和所述定位套腔。

所述爆炸载荷模拟发生器的进一步设计在于，第一卸载活塞腔和第二卸载活塞腔 的对应端通过螺纹连接使该两腔相互结合，形成闭合的所述卸载活塞腔。