[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

说明书

本发明提供了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及方法，属于岩体爆破和结构无损检测技术领域。本发明通过模拟裂隙2模拟含承压水裂隙岩体内部的裂隙结构，通过水管3解决模拟裂隙2内部空间与外界的有效连接，通过水压泵4提供恒定水压来模拟承压水条件；通过爆破测振装置8和超声波探测仪10测定爆破后模拟岩体试件1的质点振速和波速，并利用波速的变化得到每次爆破后模拟岩体试件1的损伤度，最后根据损伤度和质点振速的变化规律确定含承压水裂隙岩体爆破累积损伤演化规律。本发明可以简单直观地模拟测试循环爆破作用下含承压水裂隙岩体的累积损伤发展情况，从而为临近不良地质体附近的工程爆破施工安全提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及岩体爆破和结构无损检测技术领域，特别涉及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。

背景技术

自然界中的岩体经过复杂多样的地质运动，存在有节理、裂隙、断层等各种缺陷，这些缺陷的存在导致岩层的性质发生了变化，在力学分析中裂隙岩体是各向异性的不连续体，对每条岩体结构进行力学分析是复杂且不现实的。国内外的学者们将固体力学、统计学、断裂力学和损伤力学等理论结合起来对岩体材料进行研究，提出了连续性因子、损伤因子以及损伤度等概念，从而量化了岩体内部缺陷对整体性能的影响。

岩体损伤会随着外力作用产生变化，在隧道爆破开挖的过程中，对围岩岩体产生的影响主要有临空面应力释放、爆炸应力波扰动等。特别地，在富水岩溶区隧道爆破开挖的过程中，裂隙等不连续结构面的存在为地下水的赋存和运移提供了天然的通道，地下水会产生渗透水压，由于水压的作用和特性，爆破开挖时岩体的损伤规律会发生变化，主要体现在爆破作用会使保留岩体裂纹产生起裂、扩展甚至贯通，即体现为岩体的损伤发展。这种损伤的发展会使承压水的赋存状态发展改变，加大水岩接触面积，从而进一步促进裂隙的发展演化，最终造成围岩结构失稳和突涌水事故。随着隧道工程活动的日益频繁，因地下水和岩溶问题导致的工程事故越来越多，如隧道施工中出现的岩溶塌陷和突水突泥。然而，现有技术并没有关于循环爆破作用和渗透水压下裂隙岩体的累积损伤试验装置的研究和报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供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。本发明提供的试验装置和方法同时考虑了承压水和循环爆破作用的共同影响，能够有效地模拟含承压水裂隙岩体爆破累积损伤评价试验，从而确定裂隙岩体在复杂环境下的损伤演化规律。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了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。

优选的，所述模拟岩体试件1的尺寸为：长800～1200mm，宽600～1000mm，高600～1000mm。

优选的，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。

优选的，所述波速对测点阵列9为6×6～13×13阵列，相邻波速测点间的间距为50～150mm。