[发明专利]一种定量分析岩石爆破损伤的实验方法

权利要求书

1.一种定量分析岩石爆破损伤的实验方法，其特征在于，包括步骤：根据实际爆破中的岩石的物理力学性质选取岩石制作圆柱体岩石试件；所述圆柱体岩石试件上设有炮孔；

对所述圆柱体岩石试件用CT扫描，获取所述圆柱体岩石试件的第一扫描图像保存；

在所述炮孔内装入叠氮化铅或DDNP炸药；

在所述炸药上连接起爆线并引出至起爆器；

封堵炸药与炮孔之间有孔间隙，并堵塞所述炮孔；

将圆柱体岩石试件放入实验装置的腔体中，锁紧所述腔体；所述实验装置包括：中空钢柱，所述钢柱为经淬火处理的钢制作成圆柱体结构，在圆柱体结构中间掏一个大于或等于所述圆柱体岩石试件直径的圆柱形腔体；

将与所述圆柱体岩石试件相同直径大小的橡胶垫放在圆柱体岩石试件上表面上；

在所述橡胶垫的上方设置金属圆柱，用盖板将所述金属圆柱固定在所述腔体中，以防止腔体内的圆柱体岩石试件爆炸后，堵塞物直接冲出炮孔；

通过所述起爆器起爆所述炸药；

起爆后预定时间内，取出爆破后的圆柱体岩石试件；

将爆破后的圆柱体岩石试件进行CT扫描，获取第二扫描图像；

将所述第一扫描图像及第二扫描图像导入Matlab中进行二值化处理；

将二值化处理后的第一扫描图像及第二扫描图像导入Photoshop中，对所述图像去噪，以展示图像中的破裂损伤区域；所述去噪包括去除第一扫描图像及第二扫描图像中不存在破裂损伤的区域；

将去噪处理后的第一扫描图像及第二扫描图像，分别导入Mimics10.01软件中，以重构出圆柱体岩石试件的三维模型；

计算基于第一扫描图像及第二扫描图像分别重构的圆柱体岩石试件的三维模型展示出的内部损伤的分形维数；所述分形维数包括爆破前及爆破后圆柱体岩石试件内部损伤的容量维数；

基于计算出的爆破前及爆破后圆柱体岩石试件内部损伤的容量维数，根据公式计算爆破后圆柱体岩石试件的损伤度；所述公式为：，其中，ω为试件的损伤程度；Dt为爆炸后圆柱体岩石试件内部损伤体积的容量维数；D0为爆炸前岩样内部初始损伤体积的容量维数；为介质达到最大损伤体积时的容量维数；

在所述封堵炸药与炮孔之间有孔间隙，并堵塞所述炮孔之后还包括：在圆柱体岩石试件的圆周面上套一层热缩管或缠一层胶带，以使所述圆柱体岩石试件爆破后形成的碎块保持在原处。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中空钢柱包括由两个半圆的钢柱扣合构成，以便于取放试件，并用套箍将扣合的钢柱夹紧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述圆柱体岩石试件用CT扫描，获取所述圆柱体岩石试件的第一扫描图像和/或将爆破后的圆柱体岩石试件进行CT扫描，获取第二扫描图像包括：

将爆破前或爆破后的所述圆柱体岩石试件平躺放置于水平台上；

利用ACTIS300-320/225工业CT，以断层扫描间距为0.2 mm，从所述圆柱体岩石试件上、距离第一端部预定位置处扫描，以获取第一CT扫描图像；所述第一CT图像的大小为55 mm×55 mm，像素大小为55/1 024 mm×55/1 024 mm；

将获取的第一CT扫描图像保存到预定存储位置；

检测当前扫描位置是否超出预定扫描长度；所述预定扫描长度≤圆柱体岩石试件长度；

若超出预定扫描长度，则停止扫描。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述中空钢柱的直径200mm，高200mm；所述圆柱形腔体直径50mm，高150mm；所述盖板直径200mm，厚度25mm；所述圆柱体岩石试件的直径50mm，高100mm；所述炮孔直径2mm，高80mm；所述橡胶垫厚2~3mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封堵炸药与炮孔之间有孔间隙，并堵塞所述炮孔包括：用502胶水与细砂的混合物对所述孔间隙及炮孔进行封堵。