[发明专利]爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变特性实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变特性实验装置及方法，包括制作试验试块,计算试验试块的初始应力状态，先对试验试块静力边界条件下进行加载，再对试验试块爆破振动模拟荷载条件下进行加载；停止爆破振动，保持试块的垂向荷载，并从该荷载状态开始等时差逐级增加垂向荷载，直至结构面破坏；对结构面进行声波测试，分析爆破振动对于结构面的损失程度；测量结构面抗剪强度参数，获得爆破振动对于结构面抗剪强度的变化规律的影响。本发明能真实直接的反映出爆破振动作用对饱水软弱结构面蠕变现象的影响。

技术领域

本发明涉及岩土力学领域，尤其涉及一种爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变特性实验装置及方法。

背景技术

蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而不断增加的现象。爆破作为岩体开挖、矿石开采等生产与工程建设的必要手段，在带来巨大效益同时，爆破振动动力扰动效应常常是诱发的边坡岩体失稳灾害发生的重要影响因素。软弱结构面是控制边坡岩体稳定性的重要因素，雨季及春季融雪期边坡饱水状态软弱结构面在爆破振动扰动作用后，随着岩石软弱结构面蠕变增加，极易发生滑移失稳。

目前，针对爆破振动对结构面的影响问题的研究较多，但对于边坡软弱结构面的影响相对较少，且多集中在近区爆炸荷载作用下软弱结构面变形破坏方面；同时缺乏专门针对爆破振动作用后软弱结构面蠕变规律方面的研究。

基于此，针对爆破振动影响下受软弱结构面控制的岩质边坡工程，选取岩质边坡中广泛发育、饱水易软化、受爆破振动影响敏感的岩屑夹泥型软弱结构面为主要研究对象，开展爆破振动作用后饱水岩屑夹泥型软弱结构面(剪切)蠕变规律试验研究，揭示爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变规律，研究成果对于解决边坡爆破工程安全生产问题，指导边坡工程地质灾害的预防及爆破安全控制等技术发展具有重要的实际意义和工程应用价值；对于丰富边坡稳定性预测和评价方法具有重要的理论意义，但目前还没有直接基于此研究的实验装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种研究爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变规律的方法及装置。

本发明解决其技术问题，所采用的爆破振动作用后饱水软弱结构面蠕变特性实验装置包含：振动台、试验框架以及反力架，振动台上设置有试验试块固定槽，固定槽上设置有试验试块紧固装置，试验框架的两相对侧壁面上开设有剪切试验孔，其中一个所述侧壁以及顶壁与试验试块之间分别设有一层海绵，试验框架下部固定于振动台台面上且围绕所述试验试块固定槽；试验试块的上层和下层为岩体，正中间层为结构面，剪切试验孔的最小高度不高于结构面的最大高度，且不低于结构面的最小高度；实验框架的顶面上具有正应力施加孔；

正应力施加孔处由下至上以及设有海绵处的剪切试验孔处由内至外依次分别设有：所述海绵、木板层、由多个钢珠排成多行多列所形成的钢珠层以及隔挡板层；所述反力架包括两块竖直设置的竖直架和反力梁，反力梁水平设置且位于试验框架上方，且反力梁固接在竖直架的上方；两块竖直架设置在振动台上且位于试验框架的两侧，并分别与试验框架间隔一定距离；

其中一个竖直架的外侧和反力梁的上方分别设有一个千斤顶，所述其中一块竖直架与反力梁上分别开设有一个通孔，分别用于穿过对应的千斤顶，使得两个千斤顶的荷载能够分别加载到两个隔挡板层上，从而分别向试验试块的上层施加剪应力和正应力；两个通孔的周围分别设有一组弹簧，每组弹簧的一端固定在所处位置处的隔挡板层上，另一端固定在所处位置处的反力架上，弹簧处于压缩状态。

进一步地，本发明的试验框架上设有加速度计、速度计、应变仪、声波测试仪和抗剪强度参数测试装置，加速度计、速度计、应变仪在试验试块的上层和下层的岩体上均设有，用于测量穿过结构面前后速度、加速度以及应力应变变化情况，声波测试仪设在结构面的两侧，用于获得爆破振动对于结构面声波速度传播的影响，抗剪强度参数测试装置用于对试验试块结构面抗剪强度参数测量。