[发明专利]拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置及其实验方法

说明书

本发明涉及塌落体触地冲击荷载特征获取的物理模型试验装置技术领域，具体涉及拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置及其实验方法，包括塌落体荷载模型、模型试验箱、加载实施装置和监控量测系统，所述模型试验箱包括试验箱，试验箱外侧设置有泡沫，试验箱内设置有“上硬下软”和“上软下硬”两种层状地面结构。本装置可以简单有效的模拟高层高耸结构爆破拆除塌落体触地冲击及其荷载特征的定量观测，解决了高层高耸结构爆破拆除过程中塌落体触地冲击荷载特征测试难、荷载特征理论研究缺乏实测数据与试验支撑等难题，为高层高耸结构的爆破拆除安全与保护对象的安全防护设计提供理论基础与试验支撑。

技术领域

本发明涉及塌落体触地冲击荷载特征获取的物理模型试验装置技术领域，具体涉及拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置及其实验方法。

背景技术

爆破拆除方式因具有安全、高效、经济、环保等优点，已成为复杂环境下高层高耸结构拆除的首选方式。爆破拆除过程中，结构倒塌触地冲击及其振动可能会造成邻近建(构) 筑物、设施设备、地下管线、地铁隧道等重要保护目标的损坏，是爆破拆除工程最突出的有害效应。因此，拆除爆破设计阶段需对塌落体的触地冲击荷载特征以及邻近保护目标位置处的质点振动速度与结构的动态响应特性做出预测和校核，并制定安全有效的防护措施。

但在现有技术中，并未公开有一种相应的实验装置来提供理论研究，对现有的冲击荷载特征无法进行准确的获取以及研究。

发明内容

针对问题，本发明提供了拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置，包括塌落体荷载模型、模型试验箱、加载实施装置和监控量测系统，所述模型试验箱包括试验箱，试验箱外侧设置有泡沫，试验箱内设置有“上硬下软”和“上软下硬”两种层状地面结构；所述加载试验装置与所述塌落体荷载模型相连，所述模型试验箱位于所述加载试验装置的下方，所述监控量测系统安装在所述加载试验装置上。

作为本发明的再进一步技术方案是：所述塌落体荷载模型中的塌落体在触地时与土体的接触方式共设置有三种：分别为平面接触、棱边接触和弧面接触。

作为本发明的再进一步技术方案是：所述“上硬下软”层状地面结构为：在试验箱内设置有混凝土面板，在混凝土面板下侧布置有粉质黏土层；所述“上软下硬”层状地面结构为：在试验箱内设置有粉质黏土层，在粉质黏土层下侧布置有碎石土。

作为本发明的再进一步技术方案是：所述加载试验装置包括小型龙门吊，在小型龙门吊上安装有定滑轮，定滑轮上穿过有主缆绳，所述主缆绳一端连接有绞车，主缆绳另一端连接有连接钩，所述连接钩与所述塌落体荷载模型相连。

作为本发明的再进一步技术方案是：所述监控量测系统包括加速度计、土压力计、土体位移计、应变片、动态信号采集仪、激光发射器、光电接收装置、标尺和高速摄像机，在所述试验箱沿落锤点径向布设有三组测点，每组测点包括混凝土表面的动态应变测试点，在所述动态应变测试点均布置有所述应变片，沿试验箱的深度方向均匀布置有土压力计、位移计和加速度计，在所述小型龙门吊上对称设置有两组激光发射器和光电接收装置，在所述试验箱一侧放置有标尺，所述试验箱正前方布置有高速摄像机。

一种基于上述所述的拆除塌落体触地冲击荷载特征获取实验装置的实验方法，包括如下步骤：

1)试验箱的制作以及监控量测系统的布置：试验箱内设置有“上硬下软”和“上软下硬”两种层状地面结构，同时考虑模型试验的相似理论以及试验的实际可操作性，计算获得基本物理量的相似比尺，选取典型地层模型，制作与两种典型地层相似的三维缩尺模型；在所述试验箱沿落锤点径向布设有三组测点，每组测点包括混凝土表面的动态应变测试点，在所述动态应变测试点均布置有所述应变片，沿试验箱的深度方向均匀布置有土压力计、位移计和加速度计，在所述小型龙门吊上对称设置有两组激光发射器和光电接收装置，在所述试验箱一侧放置有标尺，所述试验箱正前方布置有高速摄像机；