[发明专利]一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试方法

说明书

本发明公开了一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，通过在球形花岗岩试样中预埋有微型TNT球形炸药、圆环型电磁粒子速度计和锰铜压力计，设置微型TNT球形炸药通过柔爆索与球形花岗岩试样表面的4号铜电雷管相连，在承压容器压力达到预定值和磁场稳定的情况下引爆微型TNT球形炸药，根据电磁感应原理及压电效应可以分别捕获高地应力和爆炸荷载耦合作用下球形花岗岩试样的运动参数和波形参数，从而揭示深地下爆炸岩石介质的动力行为。通过本发明一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，获得与实际情况更加接近的试验荷载，提高试验效率和可靠性。

技术领域

本发明具体涉及一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，属于气压正压加载与爆炸加载技术领域。

背景技术

我国科学家清醒认识到，世界范围内深部地下空间建设正方兴未艾，向地球深部寻求发展和生存空间已经成为世界范围内岩土工程建设和开发的共同趋势；同时，鉴于世界地缘政治格局演变、经济全球化和我国能源瓶颈的挑战，他们更把注意力投向事关国家安全和社会发展的三个重大前沿领域：地下战略防护工程、核废料处置和石油战略储备。由于深部地质体与其它工程材料的区别很大，尤其是高地应力、高地温、高岩溶水压等环境因素的影响，很多基本理论如本构关系仍未清楚，现有理论模型的适用性受到质疑。通过研究揭示强动载(爆炸、冲击)作用下深部岩石动力变形规律与破坏特征，并在此基础上就深部地下空间开发的工程安全问题提出对策和建议，为我国能源发展和深部工程建设提供依据和参考，对解决当前深地下空间开发建设中所遇到的世界性难题有很强的学术价值和实践意义。

强动载作用下深部岩体的特异动力反应现象无法全部用现有的岩石力学理论圆满解释，已引起国际上岩石力学工程领域专家、学者的极大关注。面对能源开采不慎引发的爆炸事故，事关国家安全和社会发展的深地下工程不仅要提高抗爆炸能力，更重要的是要抵抗深地爆炸岩石扰动所带来的毁伤效应，地下工程关键科学技术问题的研究亟待要求对岩石中爆炸作用引起的应力、变形及其它运动参数和破坏效应做出比较准确的评估。深地下爆炸试验是获取深部岩石介质动态响应数据和破坏信息的最直接、最有效手段，也是检验理论分析和数值模拟正确性的唯一标准。因此，亟需发明一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，为深地下工程构筑提供试验依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，安全可靠，量测手段先进，能够揭示高静水压力与爆炸荷载耦合作用下深部岩石介质的运动规律和应力波传播规律，为深地工程构筑提供参考。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，包括球形花岗岩试样、玻璃钢筒、承压容器、钢纤维RPC防护井、橡胶支座、控制系统和数据采集仪；

所述球形花岗岩试样内部预埋微型TNT球形炸药，以炸药为圆心设有电磁粒子速度计，与所述电磁粒子速度计平行设置有压力计；所述球形花岗岩试样表面设有4号铜电雷管，所述4号铜电雷管通过柔爆索与微型TNT球形炸药相连；所述球形花岗岩试样置于玻璃钢筒内，所述玻璃钢筒的外部缠绕漆包铜线，通电后可在球形花岗岩试样周围产生均匀磁场；

所述玻璃钢筒垂直固定于承压容器底部，所述承压容器两侧分别设有气路法兰和线缆法兰，所述承压容器置于橡胶支座之上，所述橡胶支座位于钢纤维RPC防护井的底部，所述钢纤维RPC防护井的下部设有气路通道；

所述4号铜电雷管、电磁粒子速度计及压力计均采用数据线延长，通过线缆法兰伸出分别与控制系统和数据采集仪连接。

结合第一方面，进一步的，所述球形花岗岩试样通过与玻璃钢筒底部侧壁相连的倒立漏斗形玻璃钢筒进行支承，置于玻璃钢筒内。

进一步的，所述承压容器的顶部设有采光孔，底部设有摄像孔。

进一步的，所述电磁粒子速度计为圆环型电磁粒子速度计。