[发明专利]隧道岩爆模拟设备及方法

说明书

本公开提供了一种隧道岩爆模拟设备及方法，属于岩爆技术领域。该隧道岩爆模拟设备，包括：机架，机架包括内固定杆、外框架和固定架，固定架包括前固定架和后固定架，内固定杆的一端连接于前固定架，内固定杆的另一端穿过外框架围成的内部空间连接于后固定架；内加载机构，内加载机构设置于内固定杆，包括内轴向加载装置和内水平向加载装置；夹具，夹具套设于内加载机构外围；外加载机构，外加载机构设置于外框架并位于夹具的外围，包括外轴向扰动加载装置和外水平向扰动加载装置。该隧道岩爆模拟设备可实现在加载状态下模拟隧道开挖不同情况的岩爆，对研究隧道岩爆具有重大意义。

技术领域

本公开涉及岩爆技术领域，尤其涉及一种隧道岩爆模拟设备及方法。

背景技术

岩爆是深部地下工程面临的重大灾害之一。岩爆具有突发性、猛烈性，岩爆发生时弹射出的岩石碎块携带者大量能量，会对设备和人员造成威胁，严重的还会危及生命。

目前，岩爆问题受到越来越多的重视。由于现场隧道岩爆的危害性使得现场岩爆机理研究极为困难，隧道岩爆模拟实验成为研究岩爆机理的重要手段。隧道岩爆模拟设备应符合实际工程背景即岩体在有压力状态下进行开挖现场隧道断面，由于开挖导致压力集中或由于地质动载诱发岩爆。现阶段的岩爆实验设备还不能实现在加载状态下模拟开挖形成隧道断面。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种隧道岩爆模拟设备及方法，可实现在加载状态下模拟隧道开挖不同情况的岩爆，对研究隧道岩爆具有重大意义。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种隧道岩爆模拟设备，包括：

机架，所述机架包括内固定杆、外框架和固定架，所述固定架包括位于所述外框架前方的前固定架和位于所述外框架后方的后固定架，所述内固定杆的一端连接于所述前固定架，所述内固定杆的另一端穿过所述外框架围成的内部空间连接于所述后固定架；

内加载机构，所述内加载机构设置于所述内固定杆，所述内加载机构包括内轴向加载装置和内水平向加载装置，所述内轴向加载装置和所述内水平向加载装置均连接于所述内固定杆，且所述内轴向加载装置和所述内水平向加载装置相互垂直；

夹具，所述夹具套设于所述内加载机构外围，所述夹具内部设置有容纳岩石试样的容置腔；

外加载机构，所述外加载机构设置于所述外框架并位于所述夹具的外围，所述外加载机构包括外轴向扰动加载装置和外水平向扰动加载装置，所述外轴向扰动加载装置和所述外水平向扰动加载装置均连接于所述外框架，且所述外轴向扰动加载装置和所述外水平向扰动加载装置相互垂直。

在本公开示例性实施例中，所述前固定架包括前固定座和设置于所述前固定座的前固定柱，所述后固定架包括后固定座和设置于所述后固定座的后固定柱，所述内固定杆滑动连接于所述前固定柱和所述后固定柱。

在本公开示例性实施例中，所述前固定柱设置有前固定孔，所述前固定孔贯穿所述前固定柱的相对两个表面，所述内固定杆的一端滑动连接于所述前固定孔，所述后固定柱设置有后固定孔，所述后固定孔开口于所述后固定柱的一侧表面，所述后固定孔未贯穿所述后固定柱，所述内固定杆的另一端滑动连接于所述后固定孔。

在本公开示例性实施例中，所述内轴向加载装置包括内上加载器和内下加载器，所述内上加载器设置于所述内固定杆的上端，所述内下加载器设置于所述内固定杆的下端，且所述内上加载器的中轴线与所述内下加载器的中轴线同轴设置；

所述内水平向加载装置包括内左加载器和内右加载器，所述内左加载器设置于所述内固定杆的左端，所述内右加载器设置于所述内固定杆的右端，且所述内左加载器的中轴线和所述内右加载器的中轴线同轴设置。