[实用新型]一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学技术领域，尤其是涉及一种一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置。

背景技术

我国国民经济持续快速发展带动了基础工程建设和资源开发以前所未有的速度蓬勃发展，出现了大量深部巷道和深埋长大隧道(隧洞)工程，其工程规模与技术难度世界罕见。随着我国基础工程建设和资源开发的逐步深部化，在资源开采、水利水电、交通、核废料处置、国防建设等领域出现了越来越多的深部巷道和深埋长大隧道(隧洞)工程。随着埋深的增加，地应力明显增大，深部巷道/隧道开挖卸荷诱发的高强度动力灾害频发，造成大量人员伤亡、机械损坏、工期延误和重大经济损失，且动力灾害的危害性随着埋深和应力水平的增大而显著增大。如开采深度已超过1000m的红透山铜矿，2002年以前在巷道内零星地发生岩爆，而后岩爆发生频率随埋深的增大逐年升高，2008年就达到20多次。锦屏二级水电站深埋隧洞最大垂直地应力超过60MPa，施工排水洞2009年11月28日发生极强岩爆，造成7人死亡，上亿元的TBM设备报废。可见，岩爆等动力灾害已经成为制约深部巷道/隧道工程安全建设的关键瓶颈问题，探索和开发能够合理反映岩爆的复杂影响因素和再现岩爆孕育演化过程的研究手段是目前深部巷道/隧道岩爆机制研究需要首先突破的关键技术难题。

岩爆发生的基础条件，除岩石本身特性之外，岩体所处的应力水平起决定性作用，从能量角度来看，近场围岩弹性能蓄积与释放的情况可同时反映这两个条件。因此，研究近场围岩弹性能蓄积，并控制其释放过程，可深入揭示岩爆发生的机理。经实用新型人研究发现，现有的模拟装置，基本都是瞬间蓄积和释放，不能观察不同的蓄积和释放过程对岩爆的影响。

基于此，本实用新型提供了一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置以解决上述的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置，以解决现有技术中存在的不能模拟不同弹性势能蓄积与释放速度对隧道破坏模式的影响的技术问题。

基于上述目的，本实用新型提供了一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置，包括加载板、加载件、多个弹簧元件和多个粘滞性元件；

多个所述弹簧元件和多个所述粘滞性元件均匀的分布于所述加载板和所述加载件之间，由所述加载件共同带动压缩；

所述粘滞性元件用于提供阻尼；

多个所述弹簧元件和多个所述粘滞性元件的伸缩方向均垂直于所述加载板。

可选的，所述粘滞性元件包括阻尼筒和活塞；

所述阻尼筒内装填有阻尼剂；

所述阻尼筒的底部与所述加载板固接；

所述活塞插装在所述阻尼筒内，活塞杆与所述加载件固接。

可选的，所述阻尼筒为圆筒，相应的所述活塞的活塞头为圆板状。

可选的，所述加载件为与所述加载板平行的平板。

可选的，所述加载板和所述加载件均为方形板。

可选的，所述加载件的周围设置有侧板，所述侧板与所述加载板的周侧抵接。

可选的，包括5个所述弹簧元件和4个所述粘滞性元件，5个所述弹簧元件和4个所述粘滞性元件呈阵列排布，且均匀分布。

可选的，所述弹簧元件的两端分别与所述加载板以及所述加载件可拆卸连接。

可选的，所述加载件和所述加载板上均设置有插槽，所述弹簧元件的两端插装在所述插槽中。

可选的，所述粘滞性元件的两端分别和所述加载板以及加载件可拆卸连接。

本实用新型提供的所述一种模拟近场围岩弹性能蓄积的装置，设计比较简洁，包括加载板、弹簧元件、加载件和粘滞性元件。使用过程中，将本实用新型所设计的装置置于液压缸活塞杆与岩样之间，加载板未设置弹簧元件的一面与正立方体岩样的一个面接触，加载件与液压缸活塞杆接触，活塞杆向加载件施加压力后，加载件将压缩弹簧元件和粘滞性元件，并通过弹簧元件将压力传递给加载板，加载板再将压力传递给岩样，从而实现对岩样的加载，并将弹性能蓄积在弹簧元件中。需要注意的是，弹簧元件和粘滞性元件的数目和布置方式并不是唯一的，可以根据实际需要调整弹簧元件与粘滞性元件的数目。假设加载板中置入了N个弹簧，每个弹簧的刚度均为K₀，则N个弹簧并联所形成的总体刚度K为N K₀，总体刚度可通过调整弹簧数目或单个弹簧的刚度来调节。