[发明专利]一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置及其加载方法

权利要求书

1.一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，包括双轴加载单元和设置于所述双轴加载设备内的岩体模拟试件；

所述岩体模拟试件包括成型底座、模具、第一电极、第二电极、连接部和固定横梁，所述模具设置成一侧开口的半框状，所述固定横梁安装在所述模具的开口侧上，所述成型底座设置在所述模具的内部，所述第一电极和第二电机分别安装在所述成型底座上的不同位置，所述第一电极的中部和第二电极的中部通过连接部相连接，所述第一电极和第二电极分别穿过所述固定横梁向外延伸；

所述双轴加载单元包括双轴加载器和控制器，所述岩体模拟试件连接在双轴加载器的内部侧壁上，所述岩体模拟试件与所述双轴加载器之间设有垫块，所述控制器设置在所述岩体模拟试件的外部且与双轴加载器内部侧壁电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述第一电极包括固定绝缘棒和第一连接棒，所述固定绝缘棒的一端连接在所述成型底座上并延伸到所述成型底座的底侧，所述固定绝缘棒的另一端开设有铜棒固定孔，所述第一连接棒的一端连接在所述固定绝缘棒的铜棒固定孔内，所述第一连接棒的另一端穿过所述固定横梁延伸到所述模具的外部。

3.根据权利2所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述第二电极包括空孔成型金属棒和第二连接棒，所述空孔成型金属棒的一端连接在所述成型底座上且与所述固定绝缘棒不在同一位置，所述空孔成型棒的另一端开设有固定孔，所述第二连接棒的一端固定连接在所述空孔成型棒的固定孔内，所述第二连接棒的另一端穿过所述固定横梁延伸到所述模具的外部。

4.根据权利要求3所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述空孔成型金属棒设有多根，所述第二连接棒的数量与所述空孔成型的数量相对应。

5.根据权利要求4所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述连接部包括连接铜棒和金属丝，所述连接铜棒的一端与所述正极铜棒相连接，所述连接铜棒的另一端连接到所述空孔成型棒的中部，所述连接铜棒在所述空孔成型棒的中部与所述金属丝的一端相连接，所述金属丝的另一端与第二连接棒相连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述固定横梁上开设有第一固定孔、第二固定孔和螺纹孔，所述第一电极穿过所述第一固定孔向所述模具外部延伸，所述第二电极穿过所述第二固定孔向所述模具外部延伸，所述模具与固定横梁连接处设有对应的连接孔，所述固定横梁和所述模具通过固定螺栓连接在螺纹孔和连接孔内可拆卸的连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述成型底座的中部设有向外凸出的凸台，所述第一电机连接在所述成型底座的凸台上，所述第二电极连接在所述成型底座的凸台之外的位置，所述成型底座上开设有吹气孔，所述吹气孔设置在所述成型底座的凸台上。

8.根据权利要求7所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述第一电极设置为正电极，所述第一电极设置一个，所述第二电极设置为负电极，所述第二电极设置两个以上，第二电极的数量与金属丝的数量对应，一个所述第一电极通过一根所述连接铜棒与其中一根所述金属丝与其中一个第二电极连接，多个所述第二电极与一个所述第一电机通过一根所述连接铜棒和多根金属丝连接形成多组金属丝起爆网络，可通过改变金属丝直径来模拟不同炮孔直径，也可通过改变接线方式模拟单孔起爆、多孔起爆及微差起爆。

9.根据权利要求8所述的一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置，其特征在于，所述双轴加载器与高压脉冲储能器电性连接，所述高压脉冲储能器与脉冲触发器电性连接，所述双轴加载器的外侧还设有用于观测的高速相机，可通过改变改变高压脉冲储能器的电压来模拟不同炸药的爆炸，也可通过调节脉冲触发器的起爆时间来实现多孔微差起爆。

10.一种用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置的加载方法，通过安装权利要求1-9任一项所述的用于深埋巷道掏槽爆破的模拟装置的加载方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：通过现场实勘确定开挖巷道的尺寸和现场真实围岩应力，按照开挖巷道的尺寸设计岩体模拟试件比例，确定岩体模拟试件的尺寸；

S2：设置一个第一电极和两个以上的第二电极，设置多组金属丝起爆网络，每组金属丝起爆网络分别通过独立的连接部与一个第一电极和一个第二电极连接；

S3：将第一电极、第二电极固定在模具内部相应位置，将固定横梁安装在模具的开口侧并将第一电极和第二电极的上端穿过固定横梁从模具内部向外牵引；

S4：采用粗石英石、细石英石、水泥和水配置成型底座材料，并将配置好的材料浇筑到组装好的模具内浇筑形成成型底座，浇筑前在成型底座上预埋吹气孔，在浇筑时进行振捣直至没有气泡产生；

S5：待浇筑的岩体模拟试件的内部浇注材料达到一定强度时脱模，脱模时用气泵从吹气孔向成型底座吹气，形成爆破试件；

S6：对爆破试件表面进行处理，观察表面应力变化过程，将岩体模拟试件放置于双轴加载器内，根据所测应力对其施加对应应力，连接高速相机，做好观察准备；

S7：将岩体模拟试件的第一电极的第二电极分别接入到高压脉冲储能器的正负极输出端，依据实验需要调节高压脉冲储能器的电压，使用脉冲储能器进行起爆。