一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，通过在球形花岗岩试样中预埋有微型TNT球形炸药、圆环型电磁粒子速度计和锰铜压力计，设置微型TNT球形炸药通过柔爆索与球形花岗岩试样表面的4号铜电雷管相连，在承压容器压力达到预定值和磁场稳定的情况下引爆微型TNT球形炸药，根据电磁感应原理及压电效应可以分别捕获高地应力和爆炸荷载耦合作用下球形花岗岩试样的运动参数和波形参数，从而揭示深地下爆炸岩石介质的动力行为。通过本发明专利技术一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，获得与实际情况更加接近的试验荷载，提高试验效率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术
本专利技术具体涉及一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，属于气压正压加载与爆炸加载

技术介绍
我国科学家清醒认识到，世界范围内深部地下空间建设正方兴未艾，向地球深部寻求发展和生存空间已经成为世界范围内岩土工程建设和开发的共同趋势；同时，鉴于世界地缘政治格局演变、经济全球化和我国能源瓶颈的挑战，他们更把注意力投向事关国家安全和社会发展的三个重大前沿领域：地下战略防护工程、核废料处置和石油战略储备。由于深部地质体与其它工程材料的区别很大，尤其是高地应力、高地温、高岩溶水压等环境因素的影响，很多基本理论如本构关系仍未清楚，现有理论模型的适用性受到质疑。通过研究揭示强动载(爆炸、冲击)作用下深部岩石动力变形规律与破坏特征，并在此基础上就深部地下空间开发的工程安全问题提出对策和建议，为我国能源发展和深部工程建设提供依据和参考，对解决当前深地下空间开发建设中所遇到的世界性难题有很强的学术价值和实践意义。强动载作用下深部岩体的特异动力反应现象无法全部用现有的岩石力学理论圆满解释，已引起国际上岩石力学工程领域专家、学者的极大关注。面对能源开采不慎引发的爆炸事故，事关国家安全和社会发展的深地下工程不仅要提高抗爆炸能力，更重要的是要抵抗深地爆炸岩石扰动所带来的毁伤效应，地下工程关键科学技术问题的研究亟待要求对岩石中爆炸作用引起的应力、变形及其它运动参数和破坏效应做出比较准确的评估。深地下爆炸试验是获取深部岩石介质动态响应数据和破坏信息的最直接、最有效手段，也是检验理论分析和数值模拟正确性的唯一标准。因此，亟需专利技术一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，为深地下工程构筑提供试验依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种深地下爆炸效应模拟试验装置与测试技术，安全可靠，量测手段先进，能够揭示高静水压力与爆炸荷载耦合作用下深部岩石介质的运动规律和应力波传播规律，为深地工程构筑提供参考。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：第一方面，本专利技术提供一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，包括球形花岗岩试样、玻璃钢筒、承压容器、钢纤维RPC防护井、橡胶支座、控制系统和数据采集仪；所述球形花岗岩试样内部预埋微型TNT球形炸药，以炸药为圆心设有电磁粒子速度计，与所述电磁粒子速度计平行设置有压力计；所述球形花岗岩试样表面设有4号铜电雷管，所述4号铜电雷管通过柔爆索与微型TNT球形炸药相连；所述球形花岗岩试样置于玻璃钢筒内，所述玻璃钢筒的外部缠绕漆包铜线，通电后可在球形花岗岩试样周围产生均匀磁场；所述玻璃钢筒垂直固定于承压容器底部，所述承压容器两侧分别设有气路法兰和线缆法兰，所述承压容器置于橡胶支座之上，所述橡胶支座位于钢纤维RPC防护井的底部，所述钢纤维RPC防护井的下部设有气路通道；所述4号铜电雷管、电磁粒子速度计及压力计均采用数据线延长，通过线缆法兰伸出分别与控制系统和数据采集仪连接。结合第一方面，进一步的，所述球形花岗岩试样通过与玻璃钢筒底部侧壁相连的倒立漏斗形玻璃钢筒进行支承，置于玻璃钢筒内。进一步的，所述承压容器的顶部设有采光孔，底部设有摄像孔。进一步的，所述电磁粒子速度计为圆环型电磁粒子速度计。进一步的，所述球形花岗岩试样包括上半球腔室和下半球腔室，所述上半球形腔室和下半球形腔室连通，采用环氧树脂粘合。进一步的，所述球形花岗岩试样上半球腔室沿半径方向预埋有不锈钢管，所述不锈钢管从预埋不锈钢管穿出，连接微型TNT球形炸药。进一步的，所述球形花岗岩试样上半球腔室和下半球腔室之间的圆截面，以炸药为圆心均匀设有5~10圈槽道，用于布置电磁粒子速度计。进一步的，所述电磁粒子速度计为圆环型电磁粒子速度计。进一步的，所述球形花岗岩试样下半球腔室沿半径方向均匀布置至少4个压力计。进一步的，所述压力计为锰铜压力计。第二方面，本专利技术还提供了一种深地下爆炸效应模拟测试技术，包括如下步骤：步骤a：利用空气压缩机向承压容器充入预定气压；步骤b：控制系统发出放电控制信号，脉冲电源放电；步骤c：控制系统发出起爆信号和多路触发信号，得到粒子径向速度信号、径向压力和高速摄影照片；步骤d：对步骤c的结果进行整理分析，得到粒子速度时程曲线、压力时程曲线、冲击波传播速度及运动参数和波形参数的衰减规律。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过承压容器向球形花岗岩试样提供预定埋深对应的静水压力作用以模拟深地下地应力的影响，在球形花岗岩试样中央预埋微型TNT球形炸药实现深地下爆炸效应的试验荷载模拟；在球形花岗岩试样中沿径向均匀预埋圆环型电磁粒子速度计和锰铜压力计获取深部岩石介质的运动规律和应力波传播规律；操作方便，安全可靠，量测手段先进。附图说明图1是本专利技术实施例一种深地下爆炸效应模拟试验装置结构示意图；图2是本专利技术实施例球形花岗岩试样的正视图；图3是本专利技术实施例球形花岗岩试样的俯视图；图4是本专利技术实施例玻璃钢筒正视图；图5是本专利技术实施例玻璃钢筒俯视图；图6是本专利技术实施例承压容器正视图；图7是本专利技术实施例承压容器俯视图；图8是本专利技术实施例橡胶支座正视图；图9是本专利技术实施例橡胶支座俯视图；图10是本专利技术实施例钢纤维RPC防护井正视图；图11是本专利技术实施例钢纤维RPC防护井俯视图；图中：1、球形花岗岩试样；2、玻璃钢筒；3、承压容器；4、钢纤维RPC防护井；5、橡胶支座；6、微型TNT球形炸药；7、不锈钢管；8、柔爆索；9、4号铜电雷管；10、圆环型电磁粒子速度计；11、锰铜压力计；12、漆包铜线；13、倒立漏斗形玻璃钢筒；14、高强度螺栓；15、高强度防爆玻璃采光孔；16、高强度防爆玻璃摄像孔；17、气路法兰；18、线缆法兰；19、气路通道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1-6所示，分别为本专利技术实施例一种深地下爆炸效应模拟试验装置结构示意图和装置局部结构的正视图及俯视图。本专利技术所涉装置的主要部分为：球形花岗岩试样1、玻璃钢筒2、承压容器3、钢纤维RPC防护井4和橡胶支承装置5。根据承压容器3的直径和高度，本专利技术在试验场地开挖竖井，确保竖井直径为承压容器3直径的6倍，竖井深度大于承压容器3的高度，用弧形钢板在竖井周边支撑壁厚300mm，高度与地面平齐的钢摸，钢模下端预留一个气路通道19，参照RPC200（抗压强度140~230MPa）级RPC的配合比及制备工艺搅拌RPC，采用C150级钢纤维超高强RPC浇筑，改混凝土强度高、韧性好，适用于浇筑抗爆结构，搅拌过程中均匀撒入微细钢纤维形成钢纤维RPC拌合物，将新拌钢纤维RPC倒入钢模并用振动棒振捣密实，在自然条件下养护28天拆模形成具有高抗力的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，包括球形花岗岩试样、玻璃钢筒、承压容器、钢纤维RPC防护井、橡胶支座、控制系统和数据采集仪；/n所述球形花岗岩试样内部预埋微型TNT球形炸药，以炸药为圆心设有电磁粒子速度计，与所述电磁粒子速度计平行设置有压力计；所述球形花岗岩试样表面设有4号铜电雷管，所述4号铜电雷管通过柔爆索与微型TNT球形炸药相连；所述球形花岗岩试样置于玻璃钢筒内，所述玻璃钢筒的外部缠绕漆包铜线；/n所述玻璃钢筒垂直固定于承压容器底部，所述承压容器两侧设有气路法兰和线缆法兰，所述承压容器置于橡胶支座之上，所述橡胶支座位于钢纤维RPC防护井的底部，所述钢纤维RPC防护井的下部设有气路通道；/n所述4号铜电雷管、电磁粒子速度计及压力计均采用数据线延长，通过线缆法兰伸出分别与控制系统和数据采集仪连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，包括球形花岗岩试样、玻璃钢筒、承压容器、钢纤维RPC防护井、橡胶支座、控制系统和数据采集仪；
所述球形花岗岩试样内部预埋微型TNT球形炸药，以炸药为圆心设有电磁粒子速度计，与所述电磁粒子速度计平行设置有压力计；所述球形花岗岩试样表面设有4号铜电雷管，所述4号铜电雷管通过柔爆索与微型TNT球形炸药相连；所述球形花岗岩试样置于玻璃钢筒内，所述玻璃钢筒的外部缠绕漆包铜线；
所述玻璃钢筒垂直固定于承压容器底部，所述承压容器两侧设有气路法兰和线缆法兰，所述承压容器置于橡胶支座之上，所述橡胶支座位于钢纤维RPC防护井的底部，所述钢纤维RPC防护井的下部设有气路通道；
所述4号铜电雷管、电磁粒子速度计及压力计均采用数据线延长，通过线缆法兰伸出分别与控制系统和数据采集仪连接。


2.根据权利要求1所述的一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，所述球形花岗岩试样通过与玻璃钢筒底部侧壁相连的倒立漏斗形玻璃钢筒进行支承，置于玻璃钢筒内。


3.根据权利要求1所述的一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，所述承压容器的顶部设有采光孔，底部设有摄像孔。


4.根据权利要求1所述的一种深地下爆炸效应模拟试验装置，其特征在于，
所述球形花岗岩试样包括上半球形腔室和下半球形腔室，所述上半球形腔室和下半球形腔室连通，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万祥，郭志昆，李杰，刘华超，罗立胜，袁鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32