[发明专利]冻土爆破模型试验系统及其试验方法

权利要求书

1.冻土爆破模型试验方法，其特征在于：包括防爆箱(1)、冻土模具、计算机(12)和数据采集处理器(13)；

所述防爆箱(1)整体为一个带有顶盖的矩形箱体；所述防爆箱(1)内腔的顶部四角处均设置有高速摄像机(5)；所述顶盖的下表面设置有三维激光扫描仪(6)；

所述冻土模具布置在防爆箱（ 1） 内；所述冻土模具包括模型槽(7)和台阶形模具(8)；所述台阶形模具(8)包括矩形板(801)以及设置在矩形板(801)下表面的一组连续台阶(802)；所述模型槽(7)包括底板(701)、侧板Ⅰ(702)和两块侧板Ⅱ(703)；所述台阶(802)与侧板Ⅱ(703)通过销栓固定连接在一起；所述底板(701)和侧板Ⅰ(702)为矩形板；所述侧板Ⅱ(703)为直角梯形板；所述底板(701)水平布置，侧板Ⅰ(702)、两块侧板Ⅱ(703)和台阶形模具(8)分别围设在底板(701)的四条边处；所述侧板Ⅰ(702)和两块侧板Ⅱ(703)竖直布置，台阶形模具(8)倾斜布置；所述两块侧板Ⅱ(703)平行布置；所述底板(701)、侧板Ⅰ(702)、两块侧板Ⅱ(703)和台阶形模具(8)合围出内腔S；工作时，所述内腔S中布置冻土试样(9)；所述冻土试样(9)的上表面根据设计布置有炮孔(901)；所述炮孔(901)内装有相似炸药；所述侧板Ⅰ(702)和侧板Ⅱ(703)的外壁由分层制冷器(11)包覆；所述分层制冷器(11)包括上下两层制冷器；所述上下两层制冷器均设置有温度传感器；

试验时，卸除台阶形模具(8)，在冻土试样(9)中埋设振动传感器(10)；引爆炸药，高速摄像机(5)观测并记录爆破过程；数据采集处理器(13)采集并记录爆破振动数据；所述高速摄像机(5)和数据采集处理器(13)将记录数据送入计算机(12)；

试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在内腔S中配置冻土试样(9)，并分层击实；开启分层制冷器(11)，对冻土试样(9)分层冷冻48h；其中，所述分层制冷器(11)的上下两层制冷器均设置有温度传感器；所述温度传感器与数据采集处理器(13)相连；

2)确定爆破参数，选择炮孔的布置形式；在冻土试样(9)上表面钻设炮孔(901)；在炮孔(901)内装入相似炸药并封孔；通过导线将炸药与起爆器连接；

3)卸除台阶形模具(8)；在冻土试样(9)中埋设振动传感器(10)；其中，所述振动传感器(10)与数据采集处理器(13)相连；

4)利用起爆器引爆各炮孔(901)中的炸药；高速摄像机(5)观测并记录爆破过程；数据采集处理器(13)通过振动传感器(10)完成爆破过程中爆破振动数据的采集；所述高速摄像机(5)和数据采集处理器(13)将记录数据传输至计算机(12)；

5)待碎屑、尘土静止后，清理爆破漏斗残渣；使用三维激光扫描仪(6)测量漏斗体积，并将数据传输至计算机(12)；

6)计算机(12)对高速摄像机(5)、数据采集处理器(13)和三维激光扫描仪(6)采集数据进行后期处理，并结合爆破后冻土试样(9)的破坏特征进行分析。

2.根据权利要求1所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：所述防爆箱(1)的顶盖上设有泄气孔(101)；所述防爆箱(1)的侧壁上设有通风口(102)和防爆箱门(103)。

3.根据权利要求1或2所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：所述防爆箱(1)的内壁上设置有吸音减震层。

4.根据权利要求1所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：所述分层制冷器(11)连接有制冷器散热器(14)。

5.根据权利要求1所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：所述高速摄像机(5)外罩设有防爆玻璃保护壳。

6.根据权利要求1所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：步骤1)之前还具有根据试验要求选择台阶形模具(8)的相关步骤。

7.根据权利要求1所述的冻土爆破模型试验方法，其特征在于：步骤4)之前，还具有调试高速摄像机(5)、三维激光扫描仪(6)、计算机(12)和数据采集处理器(13)的相关步骤。