[发明专利]基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置及方法

权利要求书

1.基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，包括：绝缘棒（1）、正电极（2）、负电极（3）、金属丝（4）、模具（5）及底座（6），所述模具（5）的内部设有空腔，所述模具（5）空腔的底部设有底座（6），所述底座（6）上可拆卸的连接有第一模型（11）和第二模型（12），所述第一模型（11）设置在第二模型（12）上，所述绝缘棒（1）的一端设置在所述底座（6）上，所述绝缘棒（1）的一侧设有正电极（2），所述绝缘棒（1）的另一侧设有负电极（3），所述正电极（2）和所述负电极（3）的上端伸出所述模具（5）用于与外部电源相连接，所述正电极（2）和所述负电极（3）的下端在所述模具（5）内部分别连接所述金属丝（4）的两端，所述金属丝设置在所述模具（5）的内部。

2.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述底座（6）上开设有连接孔，所述第一模型（11）和所述第二模型（12）上开设有与连接孔对接的对接孔，所述第一模型（11）的连接孔和所述第二模型（12）的对接孔内贯穿连接有螺栓（9），所述底座（6）的底部设有连接槽，连接槽内设置有穿过连接孔和对接孔的螺栓与可拆卸连接的螺帽。

3.根据权利要求2所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述第一模型（11）与所述第二模型（12）可依据工程实际设定为圆形或者马蹄形断面的隧道模型。

4.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述底座（6）上开设有贯穿上下面的气孔（10），所述第一模型和所述第二模型上开设有与气孔（10）对接的联通孔。

5.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述绝缘棒（1）两侧设有用于连接所述正电极（2）与所述负电极（3）的竖向凹槽（13），所述正电极（2）与所述负电极（3）分别安装于所述绝缘棒（1）两侧的竖向凹槽（13）内。

6.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述绝缘棒（1）在靠近所述底座（6）的一端设有横向贯穿孔（7），所述正电极的下端穿过贯穿孔（7）与所述金属丝（4）的一端相连接，所述正电极（2）和所述负电极（3）的下端端部设有用于固定所述金属丝（4）的槽孔（8）。

7.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述正电极（2）比所述负电极（3）的长度长，所述正电极（2）和所述负电极（3）都设置成L形，所述正电极（2）的竖向段与所述负电极（3）的竖向段平行，所述正电极（2）的横向段与所述负电极（3）的横向段平行。

8.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述金属丝（4）与所述绝缘棒（1）平行设置。

9.根据权利要求1所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置，其特征在于，所述模具（5）包括四块侧板和一块底座，四块侧板的侧壁可拆卸的首尾连接，且四块侧板的底部与底座的侧壁可拆卸的连接，所述模具（5）的侧板和底座为不锈钢材料且内表面有电镀层。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的基于金属丝电爆炸的深埋隧道周边孔爆破实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将所述底座（6）和设置在所述底座（6）上的绝缘棒（1）、正电极（2）、负电极（3）、金属丝（4）、第一模板（11）、第二模板（12）嵌入安装到模具（5）的底部，并设置电击棒的抵抗线值；

S2，将实验相似的材料浇筑到模具（5）的内部，待电极棒（1）与相似材料成为一体后，将模具（5）拆卸下来，将气泵与底座底部的气孔（10）连接出来分离出实验模型；

S3，对拆开后的结构进行养护，并置于抗冲击加载实验平台，将电极棒（1）上伸出模具（5）的正电极（2）和负电极（3）分别连接到高压电脉冲爆破系统中的正、负输出端，借助冲击加载实验平台模型施加不同的载荷；

S4，待模型加载相应载荷后，通过高压电脉冲爆破系统控制输入能量，模型内金属丝（4）在高压脉冲电流作用下发生电爆炸，完成动静载荷耦合条件下周边孔爆破模拟实验；

S5，实验模型爆破后以隧道轴向为法线的破坏区截面呈漏斗状，漏斗张开角沿轴向掌子面方向逐渐减小，漏斗底部留有与钻爆法掘进中岩壁残留炮孔相似的凹槽，深度约为金属丝直径的3倍，且爆破后碎块块度较为均匀，无明显大块产生。