[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

说明书

本发明公开了一种描述爆炸冲击对混凝土‑围岩界面损伤的装置及方法，装置包括气动冲击机构、试件架机构和阻尼机构；试件架机构包括试件床、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，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，冲击梁上设有与试件组件对应分布的若干应变片；冲击机构包括正对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；阻尼机构包括安装于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。本发明避免了钻芯取样过程中对界面造成的二次扰动，能够精确模拟爆炸冲击对混凝土‑围岩界面产生的损伤，便于实验研究和工程指导。

技术领域

本发明属于混凝土结构及材料测试技术领域，具体涉及一种描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置及方法。

背景技术

我国水资源分布极不均匀，为了满足城市聚集地区的饮用水和工业用水问题，建设了许多输调水工程。在跨越山川地带时，需要修筑大量的高埋深输水隧洞。由于高埋深输水隧洞穿越的地址条件一般为岩层，开挖时以钻爆法施工为主，钻爆法施工开挖后为了维护围岩的稳定性，通常会马上喷射一层混凝土对围岩进行支护。然而，隧洞的开挖爆破和喷射混凝土通常是同步交叉进行，掌子面爆破作业产生的爆炸冲击会在围岩中沿着隧洞轴向传播，这种冲击荷载会对附近新施工的混凝土-围岩结构产生一定的损伤，使支护结构的承载能力降低。

目前测试爆破冲击对输水隧洞喷射混凝土-围岩界面影响的方法多为现场钻芯取样测试。然而，钻芯取样过程中会对界面造成二次扰动，使界面产生新的损伤，后续检测也无法准确判断界面损伤是否为爆破冲击产生。因此，关于描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置及方法还不够完善，新的实验室测试装置及方法亟待开发和改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置及方法，避免了钻芯取样过程中对界面造成的二次扰动，能够精确模拟爆炸冲击对混凝土-围岩界面产生的损伤，便于实验研究和工程指导。

本发明提供了如下的技术方案：

一种描述爆炸冲击对混凝土-围岩界面损伤的装置，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。