[实用新型]一种围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置，包括层状围岩模型系统、地应力加载系统、注浆系统和爆破监测系统，层状围岩模型系统包含相似岩层、转动挡板、可拆卸钢板、炮孔、试验箱、石英砂、铰接点、支座、顶升机构、玻璃挡板、钢板，用于模拟实际围岩，顶升机构设于反力架上，可旋转试验台包括可容纳相似岩层的试验箱，试验箱底部一端通过铰接点铰接于地面上，另一端支撑在顶升机构上，通过顶升机构作升降运动以驱动试验箱绕铰接点上下摆动。本实用新型可以模拟不同倾角层状围岩的爆破破岩特征，并有效地监测围岩爆破破岩时的稳定性变化情况。

技术领域

本发明涉及隧道围岩爆破破岩领域，具体涉及一种围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置。

背景技术

爆破技术作为隧道建设的主要开挖方式，从过去到现在以及到未来都在不断地提高改进，以此来达到隧道建设中对爆破技术的要求。在隧道开挖爆破过程中，爆破对隧道掌子面稳定有着不利的影响，在爆炸冲击和爆轰气体对岩体裂隙的楔入作用下，对临近爆区的掌子面岩体造成松裂或损伤的现象十分常见，尤其是在隧道穿越软弱夹层层理面较发育的岩体时，造成一定区域范围内的岩体层裂是难以控制的，也就是岩体沿层理面破裂效应。这种破裂效应会导致岩体层理面之间在一定区域范围内的粘聚力降低和内摩擦角减小，因而在隧道未支护区域很容易引起不同程度的掉块或是坍塌不利因素影响施工进度，有可能会对施工作业人员造成严重的伤亡，同时，也会造成了巨大的经济损失。

随着基础设施建设的发展，运用爆破对隧道进行开挖的情况十分常见。隧道开挖爆破后的稳定性主要取决于岩体内不同地质结构的性质、空间变化以及开挖爆破过程中爆破作用对该地质结构的影响程度。研究分析爆破冲击动力作用对层状围岩隧道稳定的影响，有助于提高层状软弱围岩地质条件下隧道爆破施工技术与安全性。

现有的主要研究手段包含理论计算、物理试验及数值模拟，存在的问题主要包含以下几个方面：第一、理论计算对工程实际模型简化程度较大；第二、能够实现三维主动加载的爆破物理模型实验系统较少，针对掏槽爆破围压效应影响分析的模型试验尚未有效开展；第三、较难实现不同围压环境爆后槽腔效果对比，对掏槽区周边围岩体的损伤特性仍有待深入探究。因此，围绕菱形直眼掏槽方式，分析影响成腔机制的主要因素，探究高地应力层状围岩掏槽爆破围压效应影响特性，揭示不同围压条件典型掏槽孔布设形式岩体动力学响应特性，对工程实际掏槽方式选取具有较为重要的指导意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置，可以有效解决现有技术中的不足。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置，包括层状围岩模型系统、地应力加载系统、注浆系统和爆破监测系统；

其中，层状围岩模型系统包含相似岩层、转动挡板、可拆卸钢板、炮孔、试验箱、缓冲橡胶、石英砂、铰接点、支座、顶升机构、玻璃挡板、钢板，用于模拟实际围岩。所述顶升机构设于反力架上，所述可旋转试验台包括可容纳相似岩层的试验箱，所述试验箱底部一端铰接于地面上，另一端支撑在顶升机构上。

地应力加载系统包含千斤顶、反力架。所述试验箱的左、上和右三个侧壁的内外侧各设两个千斤顶，所述千斤顶固定在反力架上。

注浆系统包含注浆器、注浆控制阀、注浆压力表、注浆泵、浆液池、注浆管，所述注浆管上设有注浆泵、注浆压力表和两个注浆控制阀，两个注浆控制阀分设于注浆泵的两侧。

爆破监测系统包含应变片、转换器、电脑、线缆、微型加速度计、高速摄影机。所述应变片和微型加速度计预埋在相似岩层中，通过线缆和转换器与电脑相连。高速摄影机放置在试验箱正前方。

进一步地，在本实用新型一种研究层状围岩隧洞菱形直眼掏槽爆破破岩特征的模型试验装置中，所述相似岩层由现场岩样经过相似配比制作，且根据现场岩样，配制多层所述相似岩层浇筑至所述模型箱中。