[发明专利]一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统

说明书

本发明提供了一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统，包括具有收容空间的外框架、收容于所述收容空间并固定于所述外框架的模型池及与所述模型池连通并用于向所述模型池内注入浇铸材料的浇铸装置，所述浇铸材料在所述模型池内固化成型形成岩体模型，所述岩体模型包括岩块模型及分散布置于所述岩块模型内的节理模型，所述岩体模型内还设有多个异形孔，所述异形孔由异形孔制作装置模铸而成，所述异形孔用于填充静力破碎剂，所述模型池由透明的有机玻璃制成，所述浇铸材料为含水不饱和聚酯树脂。本发明提供的静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统可以方便观看所述模型池内的结构变化。

【技术领域】

本发明涉及模型试验装置技术领域，具体涉及一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统。

【背景技术】

传统的借助于炸药的爆破方法，其爆破瞬间释放大量能量，带来巨大的破坏力，爆破过程往往伴随着冲击波、漫天飞尘、飞石。当爆破地点位于市内时，爆破过程中的不良现象有时是难以接受的。此外，当爆破对象为软岩时，爆破过程产生的冲击波将会改变岩体内部的应力状态，使得岩体内部的裂隙进一步发育，降低岩体的完整性，进而弱化岩体的整体强度，严重的会造成岩体的恶性破坏。这些缺陷使得传统的爆破法受到诸多限制，而普通的人工或机械式开挖又效率过低，影响施工进度。针对这些问题，静力胀裂技术便应运而生，该施工方法先采用静力胀裂岩体，而后使用风镐将岩体解小，施工效率得到大大提升。

静力胀裂利用静力破碎剂发生水化反应时自身体积膨胀产生的膨胀压力将混凝土、岩石等破碎。将静力破碎剂装入预先钻好的炮孔，在催化剂作用下发生水化反应，经过一定时间后体积产生膨胀；由于孔壁的限制作用即能产生膨胀压力，在圆孔周围的径向方向产生压缩应力，在与压缩应力垂直的方向(即沿圆孔的切线方向)产生拉应力，当切向拉应力大于被破碎物体的抗拉强度时，就会使被破碎的物体在孔壁上产生龟裂。

静力胀裂具有安全方便、对环境影响小、破岩效果好、对岩体完整性的恶化影响小等优点。但目前仍存在三个主要的缺点：1.破岩时间长，圆形炮孔周边区域的应力重分布周期长，应力变化幅度小，使得从灌入静力破碎剂至完全胀裂一般需要8-10h；2.未充分利用岩体中的节理面，以提高破岩效率；3.静力胀裂施工未有成文的技术规范，现场施工主观性较强，施工效果差。同时，静力胀裂的内在机理与发展过程、静力胀裂后裂隙的形态、边界条件和炮孔形状等对静力胀裂的影响等问题，目前也未有系统性的研究。为研究并解决以上问题，需要进行大量的实验；但如果采用现场试验的话，不仅会消耗大量的物资，还难以进行足够次数的实验以保证实验结果的合理性和完整性，并且难以对同一对象进行重复试验以探索最优的施工方法。

因此，实有必要提供一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种可以方便观测所述岩体模型内的结构变化和应变变化的静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统。

为了实现上述目的，本发明提供静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统，包括具有收容空间的外框架、收容于所述收容空间并固定于所述外框架的模型池及与所述模型池连通并用于向所述模型池内注入浇铸材料的浇铸装置，所述浇铸材料在所述模型池内固化成型形成岩体模型，所述岩体模型包括岩块模型及分散布置于所述岩块模型内的节理模型，所述岩体模型内还设有多个异形孔，所述异形孔由异形孔制作装置模铸而成，所述异形孔用于填充静力破碎剂，所述模型池由透明的有机玻璃制成，所述浇铸材料为含水不饱和聚酯树脂。

优选的，所述外框架整体呈正方体框架式结构，其内部形成所述收容空间，所述外框架包括底框、与所述底框平行间隔设置的顶框及连接所述底框和所述顶框的立柱，所述底框由四根大方钢管依次首尾相接围成，所述顶框由四根圆钢管依次首尾相接围成，所述立柱为圆钢管，所述底框内部的纵向和横向分别均匀焊接有两根隔条，横向设置的所述隔条和纵向设置的所述隔条相互垂直交叉。