[发明专利]一种描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置及方法

权利要求书

1.一种描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，包括气动冲击机构、试件架机构和阻尼机构；

所述试件架机构包括试件床、活动安装于试件床上的冲击梁以及沿冲击梁轴向可拆卸式安装的若干组试件组件，所述试件组件包括喷射混凝土-围岩试件和安装于喷射混凝土-围岩试件上的第一加速度计，所述冲击梁上设有与试件组件对应分布的若干应变片；

所述冲击机构包括正对所述冲击梁一端的冲击杆、控制冲击杆发射速度的发射组件以及记录冲击杆发射速度的速度传感器；

所述阻尼机构包括安装于所述冲击梁另一端的阻尼垫块以及用于支撑阻尼垫块的阻尼支架；

每组所述试件组件包括两个对称安装于冲击梁两侧的试件组件，所述试件组件还包括与喷射混凝土-围岩试件粘接的钢盘，所述钢盘中央设有螺孔，所述冲击梁上安装有贯穿设置的刚性螺杆，所述刚性螺杆与所述螺孔相匹配；

所述试件组件还包括约束钢夹，所述约束钢夹夹紧于喷射混凝土-围岩试件与钢盘的连接处。

2.根据权利要求1所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，所述发射组件包括底座、安装于底座顶部的通道端盖以及与通道端盖相连的冲击杆通道，所述通道端盖上开有进气孔，所述进气孔通过气管与氮气罐相连，所述冲击杆设于冲击杆通道内且能够沿冲击杆通道运动。

3.根据权利要求2所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，所述冲击梁面向气动冲击机构的一端设有梁端钢块，所述梁端钢块呈圆台状，且圆台一底面正对所述冲击杆通道的出口端；所述速度传感器安装于所述冲击杆通道出口端与梁端钢块之间的上方。

4.根据权利要求1所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，所述喷射混凝土-围岩试件顶面固定连接第一传感器固定帽，所述第一传感器固定帽上固定有所述第一加速度计。

5.根据权利要求1所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，所述约束钢夹侧面设有第二传感器固定帽，所述第二传感器固定帽上固定有第二加速度计。

6.根据权利要求1所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，其特征在于，所述试件床沿轴向设有若干均匀分布的滚轴，所述试件床还设有位于滚轴上方的通槽，所述冲击梁安放于所述通槽内且不与通槽侧壁相接触。

7.一种采用权利要求1~6中任一项所述的装置描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作喷射混凝土-围岩试件，记录爆炸冲击前喷射混凝土-围岩试件的剪切强度和高精度CT测试结果；

制备试件组件，沿冲击梁的轴向方向将试件组件安装在冲击梁上，在冲击梁上安装与试件组件对应分布的若干应变片，然后在喷射混凝土-围岩试件上安装第一加速度计，应变片和第一加速度计与数据采集装置连接，进行数据传输和记录；

采用微机调整发射组件的冲击压力，使冲击杆获得一定冲击速度，对冲击梁的端部进行高速冲击，施加等同于爆破冲击的高应变率冲击荷载，速度传感器记录冲击杆的冲击速度并上传至微机；

将试件组件从冲击梁卸下，取下喷射混凝土-围岩试件，对其进行高精度CT测试和直剪试验；

根据应变片、第一加速度计所记录的数据，以及高精度CT测试、直剪试验结果对混凝土-围岩界面损伤进行分析。

8.根据权利要求7所述的描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的方法，其特征在于，对混凝土-围岩界面损伤进行的分析包括：根据第一加速度计数据分析冲击波随距离改变的衰减规律以及冲击波透过喷射混凝土-围岩界面后的衰减规律；根据应变片数据分析冲击荷载作用后冲击梁在各喷射混凝土-围岩试件位置处的动态应变分布规律；根据高精度CT测试的断层图像分析冲击造成的微裂纹位置和开展情况，分析冲击荷载对界面造成损伤的机理；根据直剪试验结果测试界面残余剪切强度，分析冲击对界面造成的损伤程度。