脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及岩体物理模型试验的技术领域，特别涉及脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统及方法。包括岩石模型、落锤式冲击试验机、图像采集装置和图像处理装置；岩石模型为透明含裂隙的立方体的岩石模型，裂隙内充满示踪粒子流体；落锤式冲击试验机可模拟冲击载荷对岩石模型施加脉冲应力；图像采集装置包括相机机构和照明机构，相机机构可全程拍摄岩石模型的图像，照明机构对相机机构进行补光；图像处理装置包括图像采集卡和计算机，图像采集卡和所述相机机构连接，将相机机构采集到的图像进行数字化处理，数字化处理后的图像信息被传输到计算机中进行存储和分析，实现在爆破等动力荷载所引起动水压作用下裂隙岩体响应全过程可视化模拟。

Visual simulation experimental system and method of rock fracture response under pulsed hydrodynamic pressure

The invention relates to the technical field of rock mass physical model test, in particular to a visual simulation experimental system and method for rock fracture response under pulsed hydrodynamic pressure. It includes rock model, drop hammer impact testing machine, image acquisition device and image processing device; rock model is a transparent cubic rock model with fissures, and the fissures are filled with tracer particle fluid; drop hammer impact testing machine can simulate impact load to exert impulse stress on rock model; image acquisition device includes camera mechanism and lighting mechanism, and camera mechanism can take full-range photographs. Image of rock model is supplemented by illumination mechanism; image processing device includes image acquisition card and computer, image acquisition card is connected with the camera mechanism, and the image collected by the camera mechanism is digitized, and the image information after digitization is transmitted to the computer for storage and analysis, so as to realize hydrodynamic caused by dynamic loads such as blasting. Visual simulation of the whole process of response of fractured rock mass under fracturing.

【技术实现步骤摘要】
脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统及方法
本专利技术涉及岩体物理模型试验的
，特别涉及脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统及方法。
技术介绍
在爆破、地震等强动应力作用下岩体裂隙不断扩展形成贯通的导水通道，随着裂隙扩展累积不断增大，渗透系数发生非线性阶跃增大，其渗流场发生显著变化，从而导致岩体极易发生突水事故。在此期间，岩体裂隙渗流表征参量，如流速、流量和体积等受时空效应影响，具有非稳态特征，所以破坏程度和概率显著加大，进而加剧了岩体结构的损伤断裂进程，并且在非稳态渗压诱导下断裂特征参数及演化过程难以厘定，所以突水事故难以进行定量化推断。因此，有必要深入开展动应力作用下非稳态渗压诱导岩体破裂响应研究，研究成果可以为岩体动应力下渗流灾害预测、评估与控制提供科学决策参考，对于实现渗压作用破坏物理模拟实验、完善理论分析模型、发展数值重构分析方法、优化工程灾害评估等具有突出的科研价值和工程指导意义。目前一些学者对非稳态渗压下岩石裂隙响应进行了研究，如研究动水压作用下岩石裂隙尖端的应力强度因子大小及断裂韧度的特性等，但所述研究并未涉及脉冲动水压下岩石裂隙的扩展特性及岩体的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统，其特征在于：包括岩石模型（1）、图像采集装置和图像处理装置（7）；所述岩石模型（1）为透明含裂隙的立方体，所述岩石模型（1）的上部中间设有上端敞口的圆柱体空腔（12），与圆柱体空腔（12）的下端对应的岩石模型（1）的中部设有椭圆裂隙空腔（11），椭圆裂隙空腔（11）的长轴两端对应着岩石模型（1）内部均设有若干条微裂纹（13）；圆柱体空腔（12）的下端和椭圆裂隙空腔（11）连通；所述圆柱体空腔（11）内设有示踪粒子流体，示踪粒子流体的液面上方设有活塞机构（4）；所述活塞机构（4）包括活塞（43）和活塞杆（42），活塞杆（42）的上部伸至圆柱体空腔（...

【技术特征摘要】
1.脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统，其特征在于：包括岩石模型（1）、图像采集装置和图像处理装置（7）；所述岩石模型（1）为透明含裂隙的立方体，所述岩石模型（1）的上部中间设有上端敞口的圆柱体空腔（12），与圆柱体空腔（12）的下端对应的岩石模型（1）的中部设有椭圆裂隙空腔（11），椭圆裂隙空腔（11）的长轴两端对应着岩石模型（1）内部均设有若干条微裂纹（13）；圆柱体空腔（12）的下端和椭圆裂隙空腔（11）连通；所述圆柱体空腔（11）内设有示踪粒子流体，示踪粒子流体的液面上方设有活塞机构（4）；所述活塞机构（4）包括活塞（43）和活塞杆（42），活塞杆（42）的上部伸至圆柱体空腔（12）的上端外部；所述图像采集装置包括两台CCD相机（6）和两个LED照明灯（3）；所述两台CCD相机（6）分别位于岩石模型（1）的相对两侧，两个LED照明灯（3）分别位于岩石模型（1）相对两侧的上方；所述图像处理装置（7）包括图像采集卡（71）和计算机（72），图像采集卡（71）和所述每台CCD相机（6）分别连接，将两台CCD相机（6）采集到的图像进行数字化处理，数字化处理后的图像信息被传输到计算机（72）中进行存储和分析；用于实验时，将岩石模型（1）放置于落锤式冲击试验机（2）的工作台上，并使重锤位于活塞杆（42）的上方；打开两台CCD相机（6）和两个LED照明灯（3），使得两台CCD相机（6）可全程清晰拍摄岩石模型（1）的图像，两个LED照明灯（3）对两台CCD相机（6）的拍摄进行补光，提高每台CCD相机（6）的拍摄质量；启动落锤式冲击试验机（2），重锤锤击活塞机构（4），即可进行模拟冲击载荷对岩石模型（1）施加脉冲应力冲击的实验。2.根据权利要求1所述脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统，其特征在于：所述岩石模型（1）为透明光敏树脂材料经3D打印而成的透明含裂隙的立方体。3.根据权利要求1所述脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统，其特征在于：所述圆柱体空腔（12）的直径为椭圆裂隙空腔（11）短轴长度的50%。4.根据权利要求1所述脉冲动水压下岩石裂隙响应可视化模拟实验系统，其特征在于：所述圆柱体空腔（12）的腔体内设置的示踪粒子流体高度达到圆柱体空腔（12）的腔体高度的1//4~1/2。5.根据权利要求1所述脉冲动水压下岩石裂隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪亦显，张辉，袁海平，李娴，张伟，刘飞飞，卜旭东，周庭国，汪志强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34