[发明专利]一种地下爆炸空腔形貌探测装置及其操作方法

说明书

本发明提供了一种地下爆炸空腔形貌探测装置及其操作方法，属于地下爆炸实验测试技术领域，解决了测量精度不足、以及测量设备的安装拆卸困难的技术问题。主要包括旋转式激光雷达、安装筒、供电电源、定位连接组件以及数据采集设备；通过旋转式激光雷达以及数据采集设备，获得空腔的形貌及尺寸大小；安装筒下端连接旋转式激光雷达，其上端连接定位连接组件；定位连接组件包括定位盘、定位螺钉、以及分段式提拉杆，分段式提拉杆插入定位盘中，通过拧紧定位盘侧边的定位螺钉进行锁紧定位；分段式提拉杆由多根连接杆与测量杆通过螺纹连接组成，通过调整接入的连接杆总长度，实现不同深度空腔的精确测量；同时，本发明还提供了该装置的操作方法。

技术领域

本发明属于地下爆炸实验测试领域，具体涉及一种地下爆炸空腔形貌探测装置及其操作方法。

背景技术

地下爆炸实验是研究岩土介质中爆炸应力波传播演化规律及近区岩土破坏效应的重要手段。地下爆炸时，爆心周围的岩土介质受到强击波压力作用，介质相继发生压碎、破裂及永久变形，随着冲击波向外传播，其压力发生衰减，直至冲击波压力衰减至介质的弹性极限，永久变形将停止产生。此过程中，爆心周围的介质因永久变形而产生一定体积的空腔，该空腔的尺寸及形貌对研究地下爆炸与岩土介质相互作用机理、地震能量耦合效应等具有重要意义。

目前，地下爆炸空腔的大小主要采用地表直接勘测和开挖测量孔勘测两种方式进行测量。地表直接勘测方面，现有技术中提供的勘测方法包括人工地震勘探、探地雷达等，该类方法虽可避免测量孔开挖，但当地下爆炸埋深较大、爆炸当量较小时，受限于现有方法或设备的探测精度，无法给出精确的空腔大小及其形貌。开挖测量孔勘测方面，现有技术中虽有提供专业的扫描设备，如三维激光扫描雷达，可解决测量精度不足的问题，但相比于便携式爆炸空腔探测装置，也存在明显缺点：

1、专业扫描设备的租赁及使用成本高昂；

2、现有勘测扫描设备对现场测量孔的尺寸需求及施工要求高，施工工程量大；

3、设备结构集成化，不便于安装和拆卸维修。

发明内容

为了解决现有技术测量精度不足、无法给出精确的空腔大小及其形貌、专业扫描设备的租赁及使用成本高昂、不便于安装和拆卸维修的技术问题，本发明提供了一种地下爆炸空腔形貌探测装置，具有结构简单，经济高效，便于携带安装及维修，操作简便的优点，同时介绍了该装置的操作方法，不仅可得到不同深度的空腔形貌及尺寸大小，还可实现不同深度空腔的高精度测量。

本发明的技术方案为：

一种地下爆炸空腔形貌探测装置，包括扫描组件、定位连接组件以及数据采集设备；

扫描组件包括旋转式激光雷达、安装筒、供电电源；

旋转式激光雷达由供电电源供电，旋转式激光雷达的测量信号通过数据传输线传输至数据采集设备；

安装筒的下端连接旋转式激光雷达；

安装筒内部安装供电电源；

定位连接组件包括定位盘、定位螺钉以及提拉杆；

定位盘包括带中心孔的圆盘以及从圆盘中心孔向上延伸出的筒状凸起，所述圆盘的外径大于待测空腔入口处的口径；

提拉杆底端与安装筒上端连接，提拉杆上端从圆盘中心孔底部插入并穿过所述筒状凸起后向上延伸，该提拉杆上设有刻度读数；定位螺钉穿过所述筒状凸起的侧壁，用于对提拉杆进行固定定位。

进一步地，所述提拉杆为分段式，其由N根长度一致的连接杆和一根测量杆螺纹串接而成，所述刻度读数设置于测量杆上。

进一步地，定位连接组件还包括橡胶垫圈，所述橡胶垫圈设置在提拉杆和筒状凸起之间，拧紧定位螺钉推动橡胶垫圈与提拉杆接触，在定位螺钉的拧紧力和橡胶垫圈摩擦力作用下实现提拉杆的锁紧定位。