[发明专利]一种爆破与剪切耦合作用的软岩剪切盒及其试验方法

说明书

本发明涉及一种爆破与剪切耦合作用的软岩剪切盒及其试验方法，剪切盒设有上剪切盒和下剪切盒，剪切盒中心部位设有放置岩样的空腔，上剪切盒内设有卡盘钢圈，上剪切盒边缘均布有6～10个扁柱形槽，爆破圆盘装在扁柱形槽内，可以卡盘钢圈为轴心在扁柱形槽内转动，爆破圆盘上设有药管孔用于安装装药试管和管帽；下剪切盒榫接在滑动滚排上。试验方法为：构建试验系统；备试样；按不同试验方案在装药试管内装填炸药；剪切盒推至预定工位；定时引爆装药试管内的炸药；记录试验数据；再次装药重复爆破试验作业，直至试验完成。本发明可进行模拟不同炸药、孔深、倾角等不同爆破参数对岩样剪切流变损伤影响的试验，试验效率高，结果吻合真实情况。

技术领域

本发明涉及一种剪切盒及其试验方法，具体地说是涉及一种爆破与剪切耦合作用的软岩剪切盒及其试验方法。

背景技术

在含有软弱夹层的露天矿山边坡上进行采矿作业时，通常需要进行爆破碎岩作业，爆破碎岩作业一般在整个矿山的生产周期内不断进行。然而，爆破作业产生的振动作用同时也增加边坡内软弱夹层(软岩)的损伤程度，影响其剪切力学性质，降低边坡稳定性，促使露天矿山边坡沿软弱夹层(软岩)发生剪切流变破坏，导致滑坡，垮塌等事故。

目前，研究爆破振动对边坡岩体的动力损伤作用有很多室内试验装置，如采用霍普金森杆装置和冲击锤等装置。但是，在剪切流变试验过程中，真实模拟爆破振动及现场爆破施工参数的变化对软岩剪切流变损伤影响的剪切盒装置至今鲜见报道。

一般现有的剪切盒装置主要存在以下问题：大多数剪切盒装置只能单一模拟动力冲击对岩样的损伤，极少数剪切盒装置可模拟剪切试验过程中振动对岩体的损伤，但振动频率和峰值振动速度与现场实际情况相差较大。现有模拟剪切试验过程中振动对岩样影响的剪切盒装置，无法真实模拟不同烈度炸药对岩样剪切流变损伤的影响；无法真实模拟不同孔深、装药方式对岩样剪切流变损伤的影响；无法真实模拟不同炮孔倾角对岩样剪切流变损伤的影响；无法真实模拟不同爆破方位对岩样剪切流变损伤的影响；无法真实模拟微差爆破等不同爆破方式对岩样剪切流变损伤的影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷,而提供一种爆破与剪切耦合作用的软岩剪切盒及其试验方法，使用本剪切盒及其试验方法就可以更真实地模拟不同烈度炸药，不同孔深、装药方式，不同炮孔倾角，不同爆破方位，微差爆破等不同爆破方式对岩样剪切流变损伤的影响,且试验效率和准确性高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种爆破与剪切耦合作用的软岩剪切盒，包括上剪切盒、下剪切盒、法向加载垫块和滑动滚排；所述的上剪切盒设有上顶板和上剪切体，下剪切盒设有下底板和下剪切体，上剪切盒和下剪切盒中心部位设有放置岩样的空腔，岩样上部设有法向加载垫块，所述下剪切盒卡装在滑动滚排上，滑动滚排整体为圆形，滑动滚排上设有圆孔，圆孔内放置有钢滚珠；

所述的法向加载垫块顶部四边的中部各焊接一块方形板，方形板用于安装法向位移传感器；

所述的上剪切盒的上顶板与上剪切体交接部位环绕所述放置岩样的空腔设有一环形凹槽，环形凹槽用于放置卡盘钢圈；

所述的上剪切盒周边均布有6～10个扁柱形槽，每个扁柱形槽中放置1个爆破圆盘；

所述的上剪切盒的上顶板与上剪切体采用长螺钉连接；下剪切盒的下剪切体和下底板之间也采用长螺钉连接；

所述的上剪切盒和下剪切盒外缘各设一个方形凹槽，两个方形凹槽槽口方向相反，槽底平面平行于放置岩样空腔的同一侧壁面，方形凹槽便于在进行剪切流变试验时使剪切盒与加载压头紧密接触，受力均匀；

所述的下剪切体底部外缘焊接两个测量支架，两个测量支架中心的连线垂直于剪切方向，测量支架用于安装切向位移传感器和爆破测振仪；

所述的下底板底部中心设有十字形凹槽；