本发明专利技术公开了一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，包括底座、容器罐、第一抽真空装置、爆源装置，爆源装置包括玻璃罩、导爆索、钢管、密封塞、电雷管、起爆器、空气压力调节装置；底座作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；容器罐安装在底座的一端；第一抽真空装置通过管道与容器罐相连；玻璃罩、电雷管均位于容器罐内，玻璃罩的底端通过密封塞进行密封，导爆索位于玻璃罩内；导爆索通过钢管穿出密封塞，并与电雷管的锥形端相接；电雷管的另一端与容器罐外部的起爆器相连；玻璃罩底端与空气压力调节装置相连；本发明专利技术的模拟装置可重复开展不同参数条件下大比尺抛掷爆炸效应模拟试验，操作简单、成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置
本专利技术属于地下防护工程建设及防护技术和工程爆破研究领域，特别涉及一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置。
技术介绍
随着各种爆破技术在交通、水利水电工程建设、能源和矿产资源的勘察与开发，地质灾害的防灾与减灾等领域的成功应用，工程爆破的规模不断扩大。当前很多的工程爆破方案，特别是复杂的装药配置方案拟定大多是基于几何相似的经验公式，而大量的爆破实践表明，在增大地下爆炸规模时，必须考虑重力在抛掷弹坑形成过程中的作用，研制一种大当量工程爆破的模拟优化装置，不仅可以对爆破参数优化设计，提高爆破效率，而且可以对工程爆破的效果和效应进行科学的预测预报，具有重要的科学意义和工程应用价值。对于地下爆炸研究的天然岩体而言，由于其复杂的结构和构造特征，在爆炸作用下岩石的运动、变形和破坏具有非协调非相容特性，物理过程复杂，影响因素众多。目前在理论分析上还存在很大困难，数值模拟也难以准确进行。现场实地试验虽然可针对特定条件进行研究，但研究周期长，且耗费大量人力物力，试验风险巨大，可重复性差，难以开展系统研究。采用相似物理模拟试验的方法可以真实、直观地反映地质构造和装药配置的空间关系，能够准确地模拟大当量地下浅埋爆炸过程中各种影响因素对弹坑和鼓包形成的影响，使人们更容易全面把握爆破过程中岩体的运动、变形及破坏特性，是研究地下爆破问题，特别是地下核爆炸问题的一种有效的方法。当前，国内外主要的地下爆炸物理模型试验装置主要有离心机爆炸模拟装置和真空室爆炸模拟装置。岳松林等在文献(岳松林，邱艳宇，王德荣等.岩石中爆炸成坑效应的模型试验方法及对比分析(J).岩石力学与工程学报，2014，33(9)：1925-1932)中指出，由于受到离心机加速度和吊篮模型箱尺寸的限制，土工爆炸离心机模拟比尺有限，只适用于小当量和小比例埋深的抛掷爆炸，真空室爆炸模型试验装置可控性强，模拟适用范围广，在大当量大埋深地下爆炸成坑现象模拟时具有明显的优势。国外最早的爆炸真空模拟装置是由前苏联地球物理研究所的M.A.Sadovskii和V.V.Adushkin等学者报道，20世纪70年代，前苏联为了大型工程爆破的应用需求，制造出了真空室地下爆炸模拟装置，该装置直径2.3m，高3m，体积12m3，模拟比尺从1:100到1:1000，真空室内可放置一到十个爆炸源，可同时引爆或实施必要的延迟爆炸，爆源装置采用球形镍铬丝金属栅格内置薄壁橡胶气囊做成的，通过低压电流加热镍铬丝来烧裂橡胶球达到释放压缩气体的目的。但是，该装置的起爆方式不仅镍铬丝的加热时间不可控，对于多组爆源的延期起爆无法做到精确的起爆控制，而且橡胶气囊很可能随机地从某处开一裂口造成气体喷出的不均匀，与地下抛掷爆炸成坑物理过程不相符，对试验模拟结果造成影响。综上，国内尚未有大当量地下爆炸效应真空室模型试验装置的相关报道，已有的土工爆炸离心机，尽管在小当量、浅埋深爆炸模拟方面具有明显的优势，但是造价昂贵，试验成本高，也不适用于大规模工程爆破模拟。尽管国外真空室爆炸模拟装置起步早，但是整套装置配置陈旧，自动化程度和量测技术落后，爆源装置的精确起爆控制也有待升级改进。大当量(0.1～100千吨)地下爆炸效应模拟试验装置可填补国内此类装置的空白。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，以解决当前国内土工爆炸离心机无法模拟大当量地下抛掷爆炸现象的难题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，包括底座、容器罐、第一抽真空装置、爆源装置，所述爆源装置包括玻璃罩、导爆索、钢管、密封塞、电雷管、起爆器、空气压力调节装置；所述底座作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；所述容器罐安装在底座的一端；所述第一抽真空装置通过管道与容器罐相连；所述玻璃罩、电雷管均位于容器罐内，玻璃罩的底端通过密封塞进行密封，所述导爆索位于玻璃罩内，导爆索通过钢管穿出密封塞，且钢管底端密封；导爆索通过第一连接件与电雷管的锥形端相接；所述电雷管的另一端与容气罐外部的起爆器相连；所述玻璃罩底端与空气压力调节装置相连。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)采用楔块式卡箍连接结构实现了法兰盘和容器罐的开启和密闭连接，不仅承压密闭性能好，而且操作方便、自动化程度高。(2)采用柔性导爆索传爆震碎玻璃罩壳的方式实现了爆源的精确起爆，不仅爆破效果好，而且安全可控，提高了模拟爆源的真实性和应用性。(3)装置的试验参数如真空度、玻璃罩压力值、可调可控，模拟范围广，无需像土工离心机提供额外的加速度，在模拟大规模地下浅埋爆炸成坑现象时具有明显的优势。(4)通用性强：能够模拟球形装药和柱形装药条件下地下浅埋化学爆炸抛掷现象，能够模拟不同地质地形条件、多层介质中抛掷爆炸现象，并具备量测功能。(5)相比于现有模拟装置采用离心机动辄几千万甚至上亿的制造成本，本专利技术装置造价成本低廉，相关的试验成果可广泛应用于钻地核武器成坑毁伤机制和大型工程爆破效果的预测预报。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术模拟装置总体结构示意图。图2为真空容器罐结构主视图。图3为真空容器罐结构右视图。图4为爆源装置结构示意图。图5(a-h)为爆炸模拟试验变化爆炸过程摄像机获取的图片。图6为爆炸成坑模拟试验结果图片。具体实施方式结合图1-4，本专利技术的一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，包括底座1-1、容器罐1、第一抽真空装置3、爆源装置2；所述爆源装置2包括玻璃罩2-1、导爆索2-2、钢管2-3、密封塞2-4、电雷管2-6、起爆器2-9、空气压力调节装置；所述底座1-1作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；所述容器罐1安装在底座1-1的一端；所述第一抽真空装置通过管道与容器罐1相连，用于对容器罐1做抽真空处理，以使容器罐1内的压力达到模拟工作所需的压力；所述玻璃罩2-1、电雷管2-6均位于容器罐1内，玻璃罩2-1的底端通过密封塞2-4进行密封，所述导爆索2-2位于玻璃罩2-1内，导爆索2-2通过钢管2-3穿出密封塞2-4，且钢管2-3底端密封；导爆索2-2通过第一连接件2-7与电雷管2-6的锥形端相接，以保证连接的稳定性；所述电雷管2-6的另一端与容器罐1外部的起爆器2-9相连；所述玻璃罩2-1底端与空气压力调节装置相连，空气压力调节装置用于调节玻璃罩2-1内的空气压力达到实验所需要求；作为对上述实施方式的进一步改进，所述导爆索2-2位于玻璃罩2-1内的一端拧成螺旋状，以增加导爆索2-2在玻璃罩2-1中心位置的长度，同时保证导爆索2-2在玻璃罩2-1的中心向四周传播冲击波的球形爆炸效果。进一步的，所述空气压力调节装置包括气针2-5、第二连接件2-10、电磁阀2-11、电池2-12、开关2-13、压力缓冲器2-15、球阀2-16、压力表2-17、第二真空计2-18、泄压安全阀2-19、第二空压机2-20、第二真空泵2-21；所述气针2-5穿过密封塞2-4与玻璃罩2-1相连，气针2-5通过第二连接件2-10与电磁阀2-11相连，电磁阀2-11另一端与压力缓冲器2-15相连；所述第二空压机2-20、第二真空泵2-21、压力表2-17、第二真空计2-18均通过球阀2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，包括底座(1‑1)、容器罐(1)、第一抽真空装置、爆源装置(2)，其特征在于，所述爆源装置(2)包括玻璃罩(2‑1)、导爆索(2‑2)、钢管(2‑3)、密封塞(2‑4)、电雷管(2‑6)、起爆器(2‑9)、空气压力调节装置；所述底座(1‑1)作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；所述容器罐(1)安装在底座(1‑1)的一端；所述第一抽真空装置通过管道与容器罐(1)相连；所述玻璃罩(2‑1)、电雷管(2‑6)均位于容器罐(1)内，玻璃罩(2‑1)的底端通过密封塞(2‑4)进行密封，所述导爆索(2‑2)位于玻璃罩(2‑1)内，导爆索(2‑2)通过钢管(2‑3)穿出密封塞(2‑4)，且钢管(2‑3)底端密封；导爆索(2‑2)通过第一连接件(2‑7)与电雷管(2‑6)的锥形端相接；所述电雷管(2‑6)的另一端与容器罐(1)外部的起爆器(2‑9)相连；所述玻璃罩(2‑1)底端与空气压力调节装置相连。
【技术特征摘要】
1.一种大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，包括底座(1-1)、容器罐(1)、第一抽真空装置、爆源装置(2)，其特征在于，所述爆源装置(2)包括玻璃罩(2-1)、导爆索(2-2)、钢管(2-3)、密封塞(2-4)、电雷管(2-6)、起爆器(2-9)、空气压力调节装置；所述底座(1-1)作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；所述容器罐(1)安装在底座(1-1)的一端；所述第一抽真空装置通过管道与容器罐(1)相连；所述玻璃罩(2-1)、电雷管(2-6)均位于容器罐(1)内，玻璃罩(2-1)的底端通过密封塞(2-4)进行密封，所述导爆索(2-2)位于玻璃罩(2-1)内，导爆索(2-2)通过钢管(2-3)穿出密封塞(2-4)，且钢管(2-3)底端密封；导爆索(2-2)通过第一连接件(2-7)与电雷管(2-6)的锥形端相接；所述电雷管(2-6)的另一端与容器罐(1)外部的起爆器(2-9)相连；所述玻璃罩(2-1)底端与空气压力调节装置相连。2.如权利要求1所述的大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，其特征在于，所述空气压力调节装置包括气针(2-5)、第二连接件(2-10)、电磁阀(2-11)、电池(2-12)、开关(2-13)、压力缓冲器(2-15)、球阀(2-16)、压力表(2-17)、第二真空计(2-18)、泄压安全阀(2-19)、第二空压机(2-20)、第二真空泵(2-21)；所述气针(2-5)穿过密封塞(2-4)与玻璃罩(2-1)相连，气针(2-5)通过第二连接件(2-10)与电磁阀(2-11)相连，电磁阀(2-11)另一端与压力缓冲器(2-15)相连；所述第二空压机(2-20)、第二真空泵(2-21)、压力表(2-17)、第二真空计(2-18)均通过球阀(2-16)与压力缓冲器(2-15)相连，压力缓冲器(2-15)上还安装有泄压安全阀(2-19)；所述电池(2-12)通过开关(2-13)与电磁阀(2-11)相连，电池(2-12)通过开关(2-13)对电磁阀(2-11)通断电。3.如权利要求1所述的大当量地下浅埋爆炸效应模拟装置，其特征在于，所述电雷管(2-6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王明洋，徐小辉，邱艳宇，岳松林，庄铁栓，赵章泳，李杰，邵鲁中，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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