[发明专利]冻土爆破模型试验系统及其试验方法

说明书

发明提供冻土爆破模型试验系统及其试验方法。所述试验系统包括防爆箱、冻土模具、计算机和数据采集处理器。所述防爆箱内腔的顶部四角处均设置有高速摄像机。所述顶盖上设置有三维激光扫描仪。所述冻土模具布置在防爆箱内。所述冻土模具中布置冻土试样。所述冻土试样的上表面根据设计布置有炮孔。所述炮孔内装有相似炸药。试验时，引爆炸药，高速摄像机观测并记录爆破过程。数据采集处理器采集并记录爆破振动数据。该试验系统的试验方法包括配置冻土试样、布置炮孔、模拟爆破和数据采集等步骤。该试验系统操作简便，易于实现，可重复性强。可安全有效用于室内冻土爆破模型试验。

技术领域

本发明涉及冻土力学技术领域，特别涉及一种冻土爆破模型试验系统。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。冻土力学属于岩土力学的范畴，但由于冻土中冰的存在，使其力学性质与普通岩土类材料的力学性质相差很大。中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的21.5％和53.5％。在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设，就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答，以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。

随着爆破技术与工艺的发展，现如今的爆破运用越来越多，也越来越频繁，爆破规模也越来越大。深孔台阶爆破在石方爆破工程中占有重要的地位。它已在露天和地下土建工程中被广泛应用。在铁路、公路、水利等土建工程及冶金开采中采用,取得了良好的技术经济效益。在进行爆破工艺改进时，最有说服力的方法是根据设计思路进行现场试验，但爆破现场的状况复杂，不允许通过一次次的爆破试验来进行分析总结。因此，采用模型试验的方法研究岩土体爆破性就显得十分重要。

冻土爆破作为一种特殊爆破技术,工程经验较少,对其爆破参数的确定及振害效应分析都缺乏研究。为保证施工安全，提高施工效率，改进爆破工艺，进行冻土爆破模型试验研究是十分必要的。因此，亟需开发一种冻土爆破室内试验装置及试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供冻土爆破模型试验系统及其试验方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，冻土爆破模型试验系统，包括防爆箱、冻土模具、计算机和数据采集处理器。

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

所述冻土模具布置在防爆箱内。所述冻土模具包括模型槽和台阶形模具。所述台阶形模具包括矩形板以及设置在矩形板下表面的一组连续台阶。所述模型槽包括底板、侧板Ⅰ和两块侧板Ⅱ。所述底板和侧板Ⅰ为矩形板。所述侧板Ⅱ为直角梯形板。所述底板水平布置，侧板Ⅰ、两块侧板Ⅱ和台阶形模具分别围设在底板的四条边处。所述侧板Ⅰ和两块侧板Ⅱ竖直布置，台阶形模具倾斜布置。所述两块侧板Ⅱ平行布置。所述底板、侧板Ⅰ、两块侧板Ⅱ和台阶形模具合围出内腔S。工作时，所述内腔S中布置冻土试样。所述冻土试样的上表面根据设计布置有炮孔。所述炮孔内装有相似炸药。所述侧板Ⅰ和侧板Ⅱ的外壁由分层制冷器包覆。所述分层制冷器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。所述分层制冷器分层控制冻土试样的温度。

试验时，卸除台阶形模具，在冻土试样中埋设振动传感器。引爆炸药，高速摄像机观测并记录爆破过程。数据采集处理器采集并记录爆破振动数据。所述高速摄像机和数据采集处理器将记录数据送入计算机。

进一步，所述防爆箱的顶盖上设有泄气孔。所述防爆箱的侧壁上设有通风口和防爆箱门。

进一步，所述防爆箱的内壁上设置有吸音减震层。

进一步，所述台阶与侧板Ⅱ通过销栓固定连接在一起。

进一步，所述分层制冷器连接有制冷器散热器。

进一步，所述高速摄像机外罩设有防爆玻璃保护壳。