[发明专利]一种模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验方法及其装置

说明书

本发明提供一种模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验方法及其装置，包括固定座，固定座内设有球形的模拟腔，模拟腔的内壁上铺满若干个压力传感器，固定座对应模拟腔开口的一侧设有滑轨，滑轨上滑动连接有加载座，加载座内设有开口朝向模拟腔的加载腔，加载腔的内壁上铺满加载装置，加载腔内铺满若干模型，若干模型之间设有应变片，同一排的所述模型之间穿设有尼龙绳，滑轨背离固定座的一端设有定位座，固定座和定位座之间设有螺杆，加载座螺接在螺杆上，加载座的底部设有与滑轨配合的移动轮，螺杆的一端设有驱动电机，定位座上设有伸缩气缸，伸缩气缸上连接有移动板，本发明提供了一种试验方便的模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验方法及其装置。

技术领域

本发明涉及岩土技术领域，具体为一种模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验方法及其装置。

背景技术

随着我国矿山巷道、交通隧道和国防及地下厂房施工建设的迅猛发展，地下空间的开发利用逐渐向深部发展，地质条件越来越复杂。地下工程中开挖卸荷产生动力扰动，引起巷道围岩产生岩爆、挤压大变形和分区破裂化等工程问题，同时引起了国内外学者的广泛关注，成为岩石力学领域研究的热点和难点。岩爆主要是由于爆破产生的动力扰动触发的，对于巷道进行开挖时需要在一定范围内设置防护装置，已应对岩爆产生岩石迸射对周围环境破坏，目前没有很好的试验装置进行岩石迸射的试验，以划定合适的防护范围及设置对应的防护装置，现在普遍采用大范围的防护，对于一些特殊地形不适用，基于上述问题，本案由此而生。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种试验方便的模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验方法及其装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种模拟隧道或巷道开挖时岩石迸射的试验，包括固定座，所述固定座内设有球形的模拟腔，所述模拟腔的内壁上铺满若干个压力传感器，所述固定座对应模拟腔开口的一侧设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有加载座，所述加载座内设有开口朝向模拟腔的加载腔，所述加载腔的内壁上铺满加载装置，所述加载腔内铺满若干模型，若干所述模型之间设有应变片，同一排的所述模型之间穿设有尼龙绳，所述滑轨背离固定座的一端设有定位座，所述固定座和定位座之间设有螺杆，所述加载座螺接在螺杆上，所述加载座的底部设有与滑轨配合的移动轮，所述螺杆的一端设有驱动电机，所述定位座上设有伸缩气缸，所述伸缩气缸上连接有移动板，所述尼龙绳穿过移动板并在端部打结。

一种模拟隧道或巷道开挖的试验方法，包括如下步骤：

(1)首先预制具有贯穿孔的正方体、圆柱体两种模型若干；

(2)按隧道开挖方向，将模型使用粗细不同的尼龙绳进行串联；

(3)在模型之间铺设应变片；

(4)将模型在加载腔内进行铺设，将尼龙绳的一端依次穿过加载腔背面的贯穿孔和移动板上的贯穿孔后打结；

(5)通过驱动电机带动螺杆将加载腔与模拟腔拼接；

(6)加载腔通过加载装置对模型进行三维施压；

(7)统计分析应力变化曲线与模型冲击在模拟腔内压力传感器上的冲击力分布；

(8)根据冲击力分布计算得出模型爆破后的动能分布，根据模型动能计算得出模型大致的迸射距离；

(9)完成实验后卸压，伸缩气缸带动移动板反向运动把松散的绳子反向拉紧，实现模型的复位；

(10)重复步骤(5)-(9)进行多次试验后建立数据分析图。

(三)有益效果