[发明专利]一种主动围压下的岩石爆破振动测试装置及其应用

权利要求书

1.一种主动围压下的岩石爆破振动测试装置，其特征在于，包括围压和爆炸加载系统、以及分别位于该加载系统两侧的运动监测系统和应变监测系统；

所述围压和爆炸加载系统包括加载框架（8），在加载框架（8）内设有两个互相垂直且具有10 MN以上加载能力的主动围压加载装置（9）以及与主动围压加载装置相匹配的被动支撑装置（12）；在每个主动围压加载装置（9）以及每个被动支撑装置（12）上均垂直连接有一个加载垫板（10），相对的两个加载垫板（10）由固定螺栓（11）连接；

所述运动监测系统包括数个振动速度监测探头（2）以及与探头相连接的数据采集系统；

所述应变监测系统包括高速摄影机（7）以及与该摄影机相连的数据处理系统，在所述高速摄影机（7）与围压和爆炸加载系统之间设有光源（5）及防弹玻璃（6）。

2.如权利要求1所述的一种主动围压下的岩石爆破振动测试装置，其特征在于，所述主动围压加载装置（9）为电液伺服加载装置。

3.利用权利要求1~2任一项所述的一种主动围压下的岩石爆破振动测试装置进行振动衰减规律测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）现场取围岩试样，通过室内静态试验测得该岩石的屈服面，获得其脆性-延性转换临界压力L(κ)和静水压缩屈服极限X(κ)；

（2）在围岩试样中心钻取炮孔；

（3）在围岩试样与炮孔垂直的任一表面安装振动速度监测探头，并将该探头与数据采集系统连接；

（4）将围岩试样放置于围压和爆炸加载系统中，并与加载垫板贴合；

（5）通过主动围压加载装置在围岩试样的水平及竖直方向同时施加相同的压力，将围岩试样的围压逐渐升高至P₁，并用固定螺栓将围岩试样进行约束，其中，P₁低于脆性-延性转换临界压力L(κ)；

（6）在围岩试样与炮孔垂直的另一表面一段距离处放置防弹玻璃并架设高速摄影机，同时使用LED光源对岩石表面进行人工照明；

（7）在炮孔中装填炸药并用阻塞物密封炮孔，装药量以不损坏振动速度监测探头为原则；

（8）点火引爆炸药并同步触发高速摄影机和振动速度监测探头，得到围压P₁条件下点火试验的爆炸加载路径B₁，进而获得该岩石在表现出脆性特征时围压对其爆炸应变响应和振动衰减规律的影响；

（9）重新取围岩试样，重复步骤（2）~（8），并将围压升高至P₂，得到围压P₂条件下点火试验的爆炸加载路径B₂，进而获得该岩石在表现出延性特征时围压对其爆炸应变响应和振动衰减规律的影响，其中，P₂高于脆性-延性转换临界压力L(κ)，低于静水压缩屈服极限X(κ)。

4.如权利要求3所述的利用主动围压下的岩石爆破振动测试装置进行振动衰减规律测试的方法，其特征在于，加载围压低于L(κ)的测试以及高于L(κ)的测试分别进行2~5次。

5.如权利要求3所述的利用主动围压下的岩石爆破振动测试装置进行振动衰减规律测试的方法，其特征在于，步骤（3）中振动速度监测探头的安装方式为：n个探头即P₁~P_n，于围岩试样的表面沿对角线方向间隔布置，各探头距炮孔中心的对应距离D₁-D_n沿顺时针方向逐渐增大，增大步长为1~3cm，以监测爆破振动沿应力波传播方向的衰减规律。