[发明专利]一种模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤测试的试验装置和方法

权利要求书

1.一种模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤测试的试验装置，包括长方体形的混凝土模拟岩体试件(1)，所述模拟岩体试件(1)内部有模拟裂隙(2)，所述模拟裂隙(2)通过水管(3)与模拟岩体试件(1)的上表面连通，所述水管(3)的一端与模拟裂隙(2)连通，另一端用于与水压泵(4)连通；所述模拟裂隙(2)包括依次层叠的第一云母片层、瓦楞纸板层和第二云母片层；

位于所述模拟岩体试件(1)右侧表面的炮孔(5)，所述炮孔(5)用于与起爆装置(6)连接；

位于所述模拟岩体试件(1)左侧表面的振速传感器(7)，所述振速传感器(7)用于与爆破测振装置(8)连接；

位于所述模拟岩体试件前、后表面的第一波速对测点阵列(9-1)和第二波速对测点阵列(9-2)，所述第一波速对测点阵列(9-1)和第二波速对测点阵列(9-2)用于与超声波探测仪(10)连接；

所述上、前、后、左和右为相对概念。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述模拟岩体试件(1)的尺寸为：长800～1200mm，宽600～1000mm，高600～1000mm。

3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于，所述模拟裂隙(2)的形状为圆饼状，所述模拟裂隙(2)的直径为80～100mm，厚度为3～6mm；

所述第一云母片层和第二云母片层的厚度为0.1～1mm。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述第一波速对测点阵列(9-1)和第二波速对测点阵列(9-2)为6×6～13×13阵列，相邻波速测点间的间距为50～150mm。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述炮孔(5)的孔径为12～50mm，孔深为300～600mm。

6.一种模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤测试的测试系统，包括权利要求1～5任意一项所述模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤测试的试验装置；

与模拟岩体试件(1)的水管(3)连通的水压泵(4)；

与炮孔(5)连接的起爆装置(6)；

与振速传感器(7)连接的爆破测振装置(8)；

和分别与第一波速对测点阵列(9-1)、第二波速对测点阵列(9-2)连通的超声波探测仪(10)。

7.基于权利要求6所述测试系统模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤测试的方法，包括以下步骤：

(1)向水管(3)中注水，使用水压泵(4)对模拟岩体试件(1)加载水压P₀；

(2)使用超声波探测仪(10)测试每对对测点的初始波速V_0(a,b)，其中a为对测点的行数，b为对测点的列数；

(3)向炮孔(5)内装入炸药和雷管，使用起爆装置(6)对模拟岩体试件(1)进行循环爆破n次，n＞2，使用爆破测振装置(8)测试第1，2，…，n次起爆后模拟岩体试件(1)左侧表面的质点振速S₁，S₂，…，S_n，使用超声波探测仪(10)测试第一波速对测点阵列(9-1)和第二波速对测点阵列(9-2)的每对对测点的波速V_1(a,b)，V_2(a,b)，…，V_n(a,b)；每次爆破前将水压调整至P₀，并重新向炮孔(5)内装入炸药和雷管；

(4)根据式1计算每次爆破后模拟岩体试件(1)的损伤度，根据损伤度V_0(a,b)到V_n(a,b)的变化规律和质点振速S₁到S_n的变化规律得到含承压水裂隙岩体爆破累积损伤演化规律；

式1中，D_n(a,b)为第n次爆破后模拟岩体试件(1)的损伤度，其中a为对测点的行数，b为对测点的列数；

V_0(a,b)为对测点的初始波速，km/s；

V_n(a,b)为第n次爆破后对测点的波速，km/s。