[发明专利]喷射混凝土与岩石的动态粘结试验模型及安全爆破点确定方法

说明书

本发明涉及喷射混凝土与岩石的动态粘结试验模型，包括：底座，其上活动穿插压杆；炸药包，其布置在压杆的一端；岩石梁，其同轴布置在压杆的另一端，并悬吊在吊架上，且其远离压杆的端面上喷射混凝土；多个加速度计，部分设置在岩石梁上，一个设置在混凝土的自由界面上。有益效果为：可以深入研究岩石‑喷射混凝土结构在循环爆破作用下的累积损伤机理，预期研究成果将有助于深刻认识循环爆破作用下岩石‑喷射混凝土支护结构的动力响应特征、影响因素及累积损伤机理，可进一步丰富隧道力学基本理论，为隧道智能爆破设计奠定重要基础，同时，对循环爆破荷载累积损伤作用下隧道结构安全评估、强度校核等具有重要理论指导意义和工程推广应用价值。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种喷射混凝土与岩石的动态粘结试验模型及安全爆破点确定方法。

背景技术

近年来随着国民经济突飞猛进的增长，现代化、高质量的国家综合立体交通网正在有序建成。国家系统规划建设目标，大力发展基础设施，进入了交通工程大发展的年代。据统计，截止2020年底，中国铁路营业里程达14.5万km，其中，投入运营的铁路隧道共有16798座，总长约19630km。我国西部铁路建设规模也逐渐加大，大埋深超长铁路隧道数量越来越多，如2020年我国新增运营的特长隧道15座，总长度176km，在建的特长隧道有50座，总长度约645km，规划的特长隧道有136座，总长度约为1891km。

钻爆法作为山岭隧道开挖行之有效的施工方法，形成了“爆-装-运-支”的循环施工工序。喷射混凝土作为隧道支护体系中与围岩大面积牢固粘附的部分，将承担隧道施工期全部的围岩荷载，并在隧道运营期与二次衬砌共同承担围岩荷载。

隧道爆破施工过程中，为防止掌子面附近围岩风化、变形破坏，初期喷射混凝土必须及早支护，但是，考虑到隧道施工进度等因素，隧道掘进爆破与喷射混凝土支护常常是同步或穿插进行，喷射混凝土还未终凝就须进行下一循环爆破施工，喷射混凝土在几小时内，不可避免地受到循环爆破冲击波、爆破应力波作用，必然会影响喷射混凝土早期强度成长，也直接影响后期强度成长，使其终凝强度无法达到设计要求，造成喷层变形、开裂，甚至剥落破坏，支护结构承载力降低，如何平衡好施工进度要求和混凝土强度质量之间的关系，并解决好二者之间的矛盾是岩土工程界、隧道工程领域一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷射混凝土与岩石的动态粘结试验模型及安全爆破点确定方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种喷射混凝土与岩石的动态粘结试验模型，包括：

底座，其上活动穿插压杆；

炸药包，其布置在压杆的一端；

岩石梁，其同轴布置在压杆的另一端，并悬吊在吊架上，且其远离压杆的端面上喷射混凝土；

多个加速度计，部分设置在岩石梁上，一个设置在混凝土的自由界面上。

本发明的有益效果是：

引爆炸药包，炸药爆炸所产生的冲击波促使压杆冲击向岩石梁，并在岩石梁中传递应力波，应力波对岩石梁端部所喷射的混凝土产生扰动荷载，而通过加速度计可以采集应力波信息；

通过该室内试验模型，可以深入研究岩石-喷射混凝土结构在循环爆破作用下的累积损伤机理，预期研究成果将有助于深刻认识循环爆破作用下岩石-喷射混凝土支护结构的动力响应特征、影响因素及累积损伤机理，可进一步丰富隧道力学基本理论，为隧道智能爆破设计奠定重要基础，同时，对循环爆破荷载累积损伤作用下隧道结构安全评估、强度校核等具有重要理论指导意义和工程推广应用价值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，岩石梁上所设置的加速度计的数量为三个，且三个加速度计等间距分布。