[发明专利]一种用于获取岩石爆破、冲击损伤分布范围的测试方法在审

专利信息
申请号: 202011516208.0 申请日: 2020-12-21
公开(公告)号: CN112730624A 公开(公告)日: 2021-04-30
发明(设计)人: 夏祥;李海波;张江发;王犇 申请(专利权)人: 中国科学院武汉岩土力学研究所
主分类号: G01N29/07 分类号: G01N29/07;G01N29/44
代理公司: 武汉维创品智专利代理事务所(特殊普通合伙) 42239 代理人: 余丽霞;叶丽丽
地址: 430071 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 获取 岩石 爆破 冲击 损伤 分布 范围 测试 方法
【说明书】:

发明公开了一种用于获取岩石爆破、冲击损伤分布范围的测试方法,首先,通过对标准的立方体或长方体岩石试样的几组相对侧面的全平面声波穿透测试,得到爆破前后声波波速变化率的平面分布规律,由此可确定特定岩石材料的临界波速变化率指标以及相应的岩石损伤区范围;然后在对岩石试样切片并按同样的方法测试和分析波速变化规律,最后再采用通用的等值线绘图程序进行数据处理,即可获得岩石爆破或冲击损伤区的空间形状和大小。本发明测试方法的优点有:操作简单、结果精确可靠;不仅解决了常规声波测试方法精度不足、结果可靠性低的缺点,而且还能够获得爆破损伤区的空间分布,对实际工程的爆破设计和破岩方法选择具有指导和参考意义。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域,具体的说是涉及一种用于获取岩石爆破、冲击损伤分布范围的测试方法。

背景技术

水电、核电等岩土工程建设中,在进行大坝、隧道或厂房的岩体爆破开挖时,保留基岩和隧道围岩在爆炸冲击作用下不可避免地产生损伤,形成爆破损伤区。爆破区附近岩石损伤分布规律和影响范围的测定是优化爆破方案、节省工程成本、保证工程安全的前提,也是进行岩石爆破、冲击损伤力学研究和损伤演化规律分析的基本目标。

当前,对于岩石爆破、冲击损伤特征的现场和室内测试分析,主要有两种方法:裂纹观测和声波波速测试;

前一种裂纹观测法,在工程现场仅限于裂缝观察、爆堆和爆坑测量,仍属于主观、定性的测定手段;在室内实验中还包括对岩石切片的电镜、CT扫描等,能够对岩石细观结构特征进行分析,判定损伤和破坏状态。但切片的尺寸和范围均较小,代表性有限。并且,在爆孔周边的严重破碎区域,切片方法无法实际实施。

后一种声波波速测试法,基本原理是岩石内部细观裂纹和宏观裂缝数量和尺寸的增加会导致声波传播速度的降低。我国《水工建筑物岩石基础开挖工程技术规范》(DLT_5389-2007)规定,当岩石爆后波速相比爆前波速降低比率超过10%时,认为爆破对保留岩体产生了不利影响;当波速变化率超过15%时,认为爆破对保留岩体产生产生了较大影响,岩石稳定性和强度已经无法保证。其中,波速变化率定义为:

η=1-c/c0 \*MERGEFORMAT(1)

式中,c0、c分别为爆破前、后岩样相对两侧面上对应测点的声波波速。这种方法通过对爆破、冲击前后同一地点、同一岩样的声波波速测定和对比,即可大致划定岩石损伤区的轮廓、判断岩石试样的损伤程度。由于简单、适用性强,在室内和工程现场得到了广泛应用。但这种方法也存在很大缺陷,即上述波速变化率的判断标准仅仅是一个经验数据,缺乏理论和实验依据,因此在实际应用中往往存在很大偏差。比如,有学者认为工程中该判据还有提高的余度,甚至可以达到40%;而室内实验的岩石试块,其测试结果大多均未超过10%。

另外,上述两种方法都是圈定岩石爆破影响范围的方法,只能反映爆破区(或爆孔)周围岩石影响范围的大小,对于岩石损伤程度由近及远、由大到小的变化规律则无能为力。而了解爆孔附近岩石损伤的分布规律、分析爆破损伤的影响因素,是进行爆孔布置、装药量计算、装药方式和分段延时等爆破参数优化设计的必要条件。因此,在岩石损伤的实验测试中,需要提出或改进一种测试方法,使之不局限于主观和经验的临界波速变化率的判定标准,并且可以描绘岩石损伤沿爆孔周边的分布规律,为爆破优化设计和岩石爆破损伤研究提供参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于获取岩石爆破、冲击损伤分布范围的测试方法,用于克服背景技术中所存在的缺陷。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:

一种用于获取岩石爆破、冲击损伤分布范围的测试方法,包含以下步骤:

S1、制作爆破实验所需的长方体或立方体岩样;

S2、在长方体或立方体岩样表面布划声波测试点,并获取每个声波测试点在相应岩样表面上的位置信息;

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