[发明专利]一种研究爆破动力失稳机理的边坡模型试验方法及系统

摘要

一种研究露天转地下开采爆破动力失稳机理的边坡模型试验方法及系统，方法包括以下步骤：制作试验模型；加载试验模型，包括试验试块初始应力状态加载和不同爆破振动模拟荷载加载；模型试验测试。系统包括模型制作系统、模型加载系统以及结构面抗剪强度测试系统，模型制作系统包括上下盘围岩模具、上盘围岩体相似材料、下盘围岩体相似材料和试验模型框架；模型加载系统包括试验试块初始应力状态施加装置、爆破振动模拟荷载施加装置，结构面强度测量系统包括应力控制式剪切仪、千斤顶以及百分表。本发明的有益效果：解决了模拟爆破振动波加载的可重复操作性问题，客观直接反映出边坡岩体结构面的抗剪强度在反复爆破振动作用下的衰减规律。

主权项

1.一种研究露天转地下开采爆破动力失稳机理的边坡模型试验方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制作试验模型：合理概括高陡边坡原型断层带和上下盘围岩的空间相对关系，并考虑模型试验相似理论及其模型试验的实际可操作性，得出基本物理量的相似比尺，选取典型研究模型断面，并制作与高陡边坡原型区域地质条件相似的小比例尺边坡试验模型，考虑现有试验条件的局限以及试验研究的目的，将试验模型简化为平面应变模型，并最终以试验试块的形式制作并进行研究，试验试块断面包括上盘围岩‑断层‑下盘围岩，试验模型框架做成与试验试块形状相同但可拆卸的框架模型，同时试验模型框架的每个面之间通过螺杆和螺母进行连接；试验试块的制作具体包括以下几个工序：a.根据选取的试验试块断面设计出试验试块形状，并标明上盘围岩、下盘围岩以及断层的具体位置和尺寸；b.分别以配方量混合各组分得到砂浆状的上盘围岩体相似材料、下盘围岩体相似材料和断层带相似材料，放入预先制备好的试验试块制作模具中进行养护成型；c.将制作好的上盘围岩体相似材料、下盘围岩体相似材料放入试验模型框架中的对应位置处，并以砂浆状的上盘围岩体相似材料、下盘围岩体相似材料作为胶结剂，将断层带相似材料胶结于上盘围岩体相似材料、下盘围岩体相似材料之间，得到符合试验要求应用于模拟高陡边坡露天转地下开采爆破动力失稳机理研究的试验试块；2）加载试验模型：分为两个部分：① 试验试块初始应力状态加载，其中加载波形选择正弦波，通过分析边坡原型，对试验模型进行简化分析，然后根据模型试验相似理论对试验试块初始应力状态进行计算，并通过调整弹簧的个数及其与试验试块的距离来对试验试块施加初始应力；② 试验试块不同爆破振动模拟荷载加载：在初始应力状态平衡后，通过振动台运行时与模型加载系统的相对位置变化，间接的对试验模型施加不同爆破振动模拟荷载，来研究高陡缺陷边坡在反复加载条件下的边坡岩体结构面的抗剪强度变化规律；3）模型试验测试：通过应力控制式剪切仪，对每组进行过振动台试验的试验试块进行直剪试验，获取边坡岩体结构面在反复爆破振动作用下抗剪强度的衰减规律，应力控制式剪切仪包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒为含有70度倾角的三棱柱凹槽，下剪切盒为含有70度倾角的三棱柱凹槽。