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原文传递利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法

专利名称：	利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法
摘要：	本发明属于地下工程开挖技术领域，涉及利用T‑SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法。采用真三轴霍普金森试验机对岩石试样施加水平轴向荷载、水平侧向荷载、垂直向荷载直至目标荷载值，使试样处于三维应力状态，实现对对岩石试样进行三维静态加载；随后卸荷水平侧向、垂直向应力并保持试样在水平轴向应力不变，岩石试样从三维应力状态卸荷至一维应力状态；采用水平轴向动态冲击扰动单元对水平轴向静态液压单元中的岩石试样施加冲击力，以模拟深部岩石开挖卸荷后冲击扰动诱发矿柱式岩爆；最后通过监测采集单元采集数据。本发明考虑深部岩石在一定应力条件下的开挖卸荷过程，并在开挖卸荷形成矿柱后受到冲击扰动而诱发矿柱式岩爆的全过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	宫凤强;伍武星;代金豪;李建春
专利状态：	有效
申请日期：	2022-10-18T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211273030.0
公开号：	CN115597986A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	李想
分类号：	G01N3/307;G01N3/12;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/307;G01N3/12;G01N3/06
申请人地址：	210018 江苏省南京市玄武区四牌楼2号
主权项：	1.利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：该试验方法通过真三轴霍普金森试验机进行试验，该真三轴霍普金森试验机包括水平轴向静态液压单元、水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元、水平轴向动态冲击扰动单元；数据监测采集单元、高速摄像机、声发射系统；试验步骤为：步骤 S1、采用真三轴霍普金森试验机固定加载岩石试样；步骤S2、真三轴霍普金森试验机利用水平轴向静态液压单元、水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元以预设定的加载速率，对岩石试样施加水平轴向荷载、水平侧向荷载、垂直向荷载直至目标荷载值，使试样处于三维应力状态，实现对对岩石试样进行三维静态加载；步骤S3、真三轴霍普金森试验机中水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元以预设定的卸载速率将试样水平侧向和垂直向荷载卸荷至0 MPa，且卸荷结束后水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元离开试样表面，并保持试样在水平轴向应力不变，岩石试样从三维应力状态卸荷至一维应力状态；步骤S4、采用真三轴霍普金森试验机的水平轴向动态冲击扰动单元对水平轴向静态液压单元中的岩石试样施加冲击力，以模拟深部岩石开挖卸荷后冲击扰动诱发矿柱式岩爆；步骤S5、冲击扰动过程中，数据监测采集单元采集试样冲击扰动过程中的应力和应变的变化过程，高速摄像机记录试样冲击扰动过程中的破坏全过程，声发射系统则记录试样冲击扰动过程中裂纹扩展特征。 2.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：步骤S1中，岩石试样表面涂抹润滑剂放入真三轴霍普金森试验机的加载框中。 3.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：基于预先设定水平轴向、水平侧向、垂直向的加载速率和目标荷载值，真三轴霍普金森试验机的水平轴向静态液压单元、水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元以恒定的加载速率对岩石试样施加水平轴向、水平侧向、垂直向荷载直至相对应的目标荷载值，使试样处于三维应力状态。 4.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：所述步骤S3中真三轴霍普金森试验机中水平侧向静态液压单元、垂直向静态液压单元将岩石试样的水平侧向、垂直向按照预先设定的卸载速率将目水平侧向、垂直向应力降低至0 MPa。 5.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：所述步骤S3中岩石由原来的三维加载应力状态，经过卸荷后改变为一维加载应力状态。 6.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：真三轴霍普金森试验机中水平轴向静态液压单元包含水平轴向入射杆，水平轴向透射杆；水平侧向静态液压单元包含水平侧向左侧加载杆，水平侧向右侧加载杆；垂直向静态液压单元包含垂直向上侧加载杆，垂直向下侧加载杆；所述数据监测采集单元由粘贴于水平轴向入射杆，水平轴向透射杆的应变片、应变采集仪、示波器构成；采集并记录试样冲击过程中应力和应变数据；所述高速摄像机监测试样垂直面以及水平侧面在冲击过程中的破碎过程；所述声发射系统由粘贴于水平轴向入射杆，水平轴向透射杆的声发射探头、声发射采集仪构成，采集并记录试样冲击过程中裂纹扩展的声发射数据。 7.根据权利要求1所述的利用T-SHPB模拟冲击扰动诱发深部矿柱岩爆的试验方法，其特征在于：水平轴向动态冲击扰动单元通过发射子弹撞击水平轴向入射杆对岩石试样施加冲击扰动致使试样发生破坏。