详情

原文传递爆破对喷射混凝土-围岩界面强度影响的试验装置及方法

专利名称：	爆破对喷射混凝土-围岩界面强度影响的试验装置及方法
摘要：	一种爆破对喷射混凝土‑围岩界面强度影响的试验装置及方法，该装置包含：振动台、实验框架以及反力架，振动台上设置有实验试块固定槽，固定槽上设置有实验试块紧固装置，实验框架的一侧壁开口，侧壁上设有一层海绵，用于与装在容器内的实验试块接触连接，海绵的外侧上设有木板层，反力架与木板层之间设有弹簧，弹簧的一端固定在反力架上，另一端抵接木板层；测试时，实验框架的上方具有拉拔仪，用于拉拔插设在实验试块中的预埋件。本发明能够针对不同爆破荷载作用下喷射混凝土‑围岩界面强度劣化规律定量关系进行描述，并得出应力波穿过二元界面时的传播规律。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国地质大学(武汉)
发明人：	蒋楠;夏宇磬;周传波;罗学东;孙金山;吴廷尧;唐啟琛;张玉琦;朱斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910006426.0
公开号：	CN109752266A
代理机构：	武汉知产时代知识产权代理有限公司
代理人：	金慧君
分类号：	G01N3/313(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
主权项：	1.一种爆破对喷射混凝土-围岩界面强度影响的试验装置，其特征在于，包含：振动台、实验框架以及反力架，振动台上设置有实验试块固定槽，固定槽上设置有实验试块紧固装置，实验框架顶部开口底部固定在振动台上且沿着所述实验试块固定槽进行设置，实验框架的一侧壁也开口，侧壁上设有一层海绵，用于与装在容器内的实验试块接触连接，海绵的外侧上设有木板层，反力架与木板层位于实验框架的同一侧，反力架与木板层之间设有弹簧，弹簧的一端固定在反力架上，另一端抵接木板层；测试时，实验框架的上方具有拉拔仪，用于拉拔插设在实验试块中的预埋件，拉拔预埋件以进行抗拉强度测试，其中，实验试块在测试时安装在所述实验框架内，实验试块下半部分为岩石，实验试块上半部分为喷射混凝土，预埋件的埋深等于喷射混凝土的厚度。 2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，反力架为平板结构，反力架、实验框架为钢材制成。 3.一种爆破对喷射混凝土-围岩界面强度影响的实验方法，其特征在于，包含如下步骤： S1、试验试块的制作，试验试块包括不同材料和配比的喷射混凝土，不同性质和表面粗糙度的围岩试样； S2、在制作完试验试块后，使用声波测试仪对试验试块受爆破振动作用前后进行声波测试，根据声波测试结果对试验试块进行分析，从而选取声波测试结果一致的试块进行后续测试； S3、对试验试块在隧道内的初始应力状态的计算，根据计算结果，利用如权利要求1所述的试验装置对经过声波测试筛选的同一批试验试块的一部分进行静力边界条件的加载，再利用所述的试验装置对此批试验试块的另一部分进行不同爆破振动模拟荷载的加载，在此不同的加载情况下进行下述步骤S4-S5中的测试； S4、在不同爆破模拟荷载作用下，对实验试块喷射混凝土部分及围岩部分进行应力、速度及加速度监测，获得喷射混凝土-围岩二元界面对爆破应力波传播影响的测试数据； S5、利用如权利要求1所述的试验装置，测量静力边界条件及不同爆破模拟荷载作用条件下喷射混凝土-围岩二元界面抗拉强度测试，获得爆破振动对二元界面强度影响的测试数据； S6、根据S1-S5的结果获得爆破扰动作用对喷射混凝土-围岩二元界面强度影响的数学定量关系。 4.根据权利要求3所述的实验方法，其特征在于，所述步骤S1中，包括以下步骤： S1.1、根据所研究的隧道喷射混凝土-围岩性质，采用切割机选取合适大小的岩样，将采集回来的岩样按照Barton的结构面粗糙度系数JRC选取多个个等级来进行机械加工形成二元界面不同粗糙度岩样； S1.2、根据所研究的隧道喷射混凝土设计要求，制备不同配比、厚度的喷射混凝土，使用喷锚机或室内给定压力制备喷射混凝土-围岩试块，并按照设计养护时间进行养护。 5.根据权利要求3所述的实验方法，其特征在于，所述步骤S2中，包括以下步骤： S2.1、试验试块制备后，使用声波测试仪对试块进行声波测试，包括测试试块的喷射混凝土部分、围岩试样部分及二元界面部分声波测试，选用测试结果一致的试块进行试验，更大程度上实现试验中控制单一变量的目的，确保试验结果的准确性； S2.2、试验试块受爆破振动作用后，使用声波测试仪对试块进行声波测试，包括测试试块的喷射机混凝土部分、围岩试样部分及二元界面部分声波测试，分析试验试块受爆破振动作用后试块完整性变化情况及缺陷发展状况。 6.根据权利要求3所述的实验方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对实验试块静力边界条件的加载：通过分析围岩-喷射混凝土在隧道内的受力状态，对试验模型进行简化，根据岩体力学及构造力学理论对实验试块初始状态进行计算，以此得到试验试块初始应力条件；对试验试块不同爆破振动模拟荷载的加载：在初始状态平衡后，通过加载不同振动幅度，持续时间以及频率的荷载来实现对试验试块施加不同爆破振动模拟荷载。 7.根据权利要求3所述的实验方法，其特征在于，所述试验框架内设有速度计、加速度计、应变测试仪以及抗剪强度参数测试装置或抗拉强度参数测试装置，所述速度计、加速度计、应变仪在试验试块上部的喷射混凝土部分及试验试块下部的岩石部分的外表面上均有设置，用于监测穿过试验试块二元界面前后爆破速度、加速度、应力应变的变化情况，从而反应试验试块二元界面对于爆破应力波传播影响的测试结果。 8.根据权利要求3所述的实验方法，其特征在于，所述步骤S5中，包括以下步骤： S5.1、按照拉拔试验规范进行预埋件的拉拔试验，并记录伺服压力机的试验数据。
所属类别：	发明专利