[发明专利]圆孔线型钉柱式双面聚能切缝及监测系统

说明书

一种圆孔线型钉柱式双面聚能切缝及监测系统，按位置关系由左至右包括动态冲击输入系统、动力冲击入射杆、岩土体试样、动力冲击透射杆，还包括位于底部的固着系统，以及监测系统，其中：整个装置的输入端是动态冲击输入系统，为产生动能的撞击装置；所述岩土体试样为圆形柱状试样，位于整个装置的中央位置；所述动力冲击入射杆，位于岩土体试样的左侧，其功能是为动态冲击子弹产生的动能提供入射传递路径；所述动力冲击透射杆，位于岩土体试样的右侧，等等。本申请系统具有聚集冲击动能精准冲切岩土体的特点；具有实时监测岩土体动态冲击损伤运动轨迹的特点。

技术领域

本发明属于岩土体动态冲击聚能切缝技术领域。

背景技术

任何岩土体都有其成因、赋存地质环境和演变历程，因而不同的岩土体都有其特有的特性。特别是层状岩体，它是深部资源开采中普遍存在的一种岩体，由于具有层状结构、三高一扰动的特殊环境，使深部工程围岩表现出其特有的力学特征：如围岩的大变形、深部岩体的脆性-延性转化，导致其变形和强度特征具有明显的各向异性，其破坏机理及方式与浅部显著不同。现有的岩土体聚能切缝研究，主要是关注在现场装有炸药的聚能切缝器、切缝药包、聚能管等，目前没有针对各类岩土体进行室内动态冲击双面聚能切缝研究。因此，如何以最小的能量聚集快速对不同赋存地质环境的岩土体进行精准切缝，同时，实时监测到不同赋存地质环境的岩土体的动态破裂轨迹，对节约工程成本，提高工效和工程的安全性，以及减少围岩的扰动性，防止岩土体坍塌具有重要意义。

发明内容

本申请的目的是，为了克服上述现有技术的不足，提供一种用于动态冲切岩体的圆孔线型钉柱式双面聚能切缝装置，具有聚能性能可靠、精准特点。

为了实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种圆孔线型钉柱式双面聚能切缝及监测系统，其特征在于，实现以最小的能量聚集快速对赋存地质环境的岩土体进行精准切缝，同时监测在不同赋存地质环境的岩土体的动态破裂轨迹。其结构设计为，按位置关系由左至右包括动态冲击输入系统、动力冲击入射杆5、岩土体试样7、动力冲击透射杆6，还包括位于底部的固着系统，以及监测系统，其中：

整个装置的输入端是动态冲击输入系统，为产生动能的撞击装置；所述岩土体试样7为圆形柱状试样，位于整个装置的中央位置；所述动力冲击入射杆5，位于岩土体试样7的左侧，其功能是为动态冲击子弹14产生的动能提供入射传递路径；所述动力冲击透射杆6，位于岩土体试样7的右侧，其功能是为动态冲击子弹14产生的能量作用在岩土体试样7后提供动能的透射传递路径；整个装置的底部设置为固着系统，设计有稳固器19，所述动力冲击入射杆5、动力冲击透射杆6通过双柱形稳固器19焊接锚固在地层中；

所述动态冲击输入系统设计为：包括空气压缩机16、子弹控制器17、高压管18、储气罐21、球阀22、动态冲击子弹14、子弹筒15，其中：动态冲击子弹14套设在子弹筒15内部，动态冲击子弹14为圆柱形，其直径略小于子弹筒15的直径，材质为碳素钢；储气罐21、空气压缩系统16之间通过高压管18密闭连接，储气罐21与子弹筒15之间焊接有球阀22；空气压缩系统16通过导线13由子弹控制器17连接控制，从而子弹控制器17控制空气压缩系统16向储气罐21内提供具有设定压力要求的气源，储气罐21内部的压力气源快速通过球阀22射入子弹筒15内的动态冲击子弹14，驱使动态冲击子弹14高速撞击动力冲击入射杆5产生动力冲击能。

在岩土体试样7与其左右相邻的动力冲击入射杆5、动力冲击透射杆6之间，分别设置有功能层，形成递进式作用方式，此两个功能层的结构为：包括冲击聚能环系统、聚能钉柱切缝系统2、孔隙充填稳固油脂3、减摩润滑系统，其中：

所述冲击聚能环系统的功能是为能量聚集提供载体，径向设置，为两块平行设置的环形防护板，其材质是聚氯乙烯，其上设置有众多线型圆孔，即为冲击聚能环系统中布设的圆孔线型聚能系统，是为能量聚集提供通道。