本发明专利技术公开一种爆破振动累积损伤试验装置，包括固定组件和承载组件，其中，固定组件包括固定框架和夹具机构，承载组件包括试验基台和支腿机构，夹具机构能够固定试块，固定框架与试验基台相连，试验基台为试块以及固定组件提供了稳定支撑，利用支腿机构将试块以及试验基台固定于试验地点，具体地，固定杆插入隧道岩土层中，进一步提高试验基台的稳定性，伸缩杆的长度能够调整，便于调整支腿机构的高度，以保证试验基台以及试块的稳定性，为试验顺利进行提供保障，提高试验结果准确度。本发明专利技术还提供一种爆破振动累积损伤试验方法，在避免损坏隧道衬砌结构的前提下，利用固定组件增强了试块固定效果，承载组件保证了试块的布设稳定性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种爆破振动累积损伤试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及于隧道工程及爆破工程
，特别是涉及一种爆破振动累积损伤试验装置及方法。
技术介绍
[0002]山区的铁路及公路的建设中，难免会穿越山岭，需要修建大量隧道。
[0003]爆破是岩质隧道开挖的主要方式，在方便、经济、快捷施工的同时，其爆破应力波不可避免的会对隧道围岩产生动力影响。天然岩体本身即存在一定的缺陷(如裂隙或结构面)，同时爆破开挖后的次生应力会使得围岩内部产生微小裂隙并向深处发展(即，松动圈)，而隧道后续爆破推进产生的应力波必然会使得岩体裂隙进一步变化，从而导致岩体力学性质的劣化，承载力降低，进而影响隧道施工安全。值得注意的是，在实际隧道掘进中，爆破碎岩作业一般在整个隧道的施工周期内不断进行。这意味着，随着隧道掌子面的不断向前推进，岩体会受到多次频繁爆破扰动。由于在爆破应力波的循环拉
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压作用下，其围岩爆破累积损伤规律和单次爆破下的损伤规律完全不同。因此，获得多次爆破作用下围岩的累积损伤规律，可为隧道快速安全施工提供理论依据和数据支撑，具有十分重要的工程意义。
[0004]现有技术中，针对爆破震动对隧道围岩的累积效应的研究方法，可分为室内振动台试验、受损围岩现场声波测试和数值模拟3类。其中，受限于振动台本身的特性，振动台试验所能提供的振动波是典型的稳态波，而非爆破地震波作为一种复杂的瞬态波，同时，振动台提供的波形也无法反映实际工程中爆破荷载的距离和大小随着隧道掘进的进行而不断变化的特点；隧道围岩累积损伤数值模拟，虽然可以实现与实际爆破应力波的一致性，但其模拟结果是否有效，依然严重依赖于围仍需要依据试验修正法岩动力力学模型，同时，其模拟结果也需要模型试验进行验证。所以，现场试验是最为有效的反应真实情况的方法。
[0005]当前，常用的现场声波测试法具有一定的真实性、优越性，但因衬砌后的围岩岩体难以获取，测试目标仅能获取岩体的波速，无法对于岩体的其他参数进行研究，同时，声波测试法需在隧道衬砌上进行钻孔，并深入围岩一定深度，这势必会影响隧道衬砌的防水性能和整体性能，这就使得声波测试法在工程实际中的实施具有一定的现实困难。因此，是否能基于实际爆破震源进行有效的岩体累积损伤试验，是十分值得探讨的问题。
[0006]目前，在基于现场爆源的爆破累积损伤试验中，目前仅有湖南科技大学针对二衬新浇混凝土进行相关试验。其研究只是将试验试块直接置于隧道内不同位置。然而，该试验存在以下问题：首先，其试块是用石膏黏贴于地面，由于粘结力有限，故只能在距离爆源一定距离外才能实施，无法有效利用近区的爆破振动波；同时，经过多次爆破后，试块固定效果难以得到保证，一旦试块松脱，必然会影响到试验结果；此外，隧道内部的特殊环境不适合安装传感器，且在松散的岩土体介质内传感器难以固定，以及地面的凹凸不平无法保证试验试块水平度，从而会影响试验的结果。
[0007]因此，如何解决现有技术中，爆破震动对隧道围岩的累积效应测试，无法同时兼顾隧道衬砌结构以及试验结果准确性的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是提供一种基于隧道爆破施工现场震源的爆破振动累积损伤试验装置及方法，有效解决了现有爆破累计损伤试验中，振动台试验的振动波与实际爆破应力波不匹配、现场声波测试获得数据类型有限的技术、数值模拟严重依赖于试验和测试等不足的问题，在不破坏隧道衬砌结构的前提下，提高爆破震动对隧道围岩的累积效应试验结果准确度。本专利技术可实现在设计爆距下，多组试验试块在相同爆破应力波作用下的爆破震动累积损伤试验。本专利技术的装置及方法中爆破震动波与真实工况一致，不受恶劣试验环境限制，有效降低了环境因素对于试验的影响，同时，试块受振后，可根据需求继续进行多种力学参数试验，且该装置布点时土体的开挖量较少或无需开挖，对现场工程环境的影响较小。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种爆破振动累积损伤试验装置，包括：
[0010]固定组件，所述固定组件包括固定框架和夹具机构，所述夹具机构与所述固定框架相连，所述夹具机构能够固定试块；
[0011]承载组件，所述承载组件包括试验基台和支腿机构，所述支腿机构设置于所述试验基台的底部，所述支腿机构包括固定杆和伸缩杆，所述固定杆的一端能够插入隧道岩土层中，所述固定杆的另一端与所述伸缩杆相连，所述伸缩杆连接所述固定杆和所述试验基台，所述伸缩杆的长度能够调整，所述固定框架设置于所述试验基台上。
[0012]优选地，所述夹具机构包括至少两块挡板，所述挡板为L形，所述挡板可滑动地设置于所述固定框架上。
[0013]优选地，所述挡板的数量为四块，每两块相邻的所述挡板对称设置，四块所述挡板围成矩形。
[0014]优选地，所述固定框架包括边框和连接杆，所述连接杆可滑动地与所述边框相连，所述边框与所述试验基台可拆卸连接，所述挡板可滑动地设置于所述连接杆上。
[0015]优选地，所述边框以及所述连接杆均具有滑槽，所述连接杆以及所述挡板均分别连接有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述滑槽内。
[0016]优选地，所述边框利用角件与所述试验基台螺栓连接，所述角件为L状结构，所述角件具有螺栓孔，所述螺栓孔为腰型孔；
[0017]所述连接杆的数量为多根，所述夹具机构的数量为多组。
[0018]优选地，所述固定杆远离所述伸缩杆的一端具有固定头，所述固定头为锥状结构，所述伸缩杆与所述试验基台可拆卸连接且连接位置能够调整，所述支腿机构的数量至少为三组。
[0019]优选地，所述试验基台上还设置有爆破测振仪传感器和水准仪，所述爆破测振仪传感器与所述试验基台可拆卸连接。
[0020]本专利技术还提供一种爆破振动累积损伤试验方法，利用上述的爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于：
[0021]步骤一、选定试验地点；
[0022]步骤二、将所述固定杆插入隧道岩土体中，插入深度由试验方案确定，调整所述伸缩杆至所述试验方案确定的高度，调平所述试验基台；
[0023]步骤三，利用所述夹具机构固定试块，基于隧道现场的爆破施工震源，对所述试块进行爆破振动累积损伤试验。
[0024]优选地，所述试块由岩体、土体以及混凝土制成。
[0025]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的爆破振动累积损伤试验装置，包括固定组件和承载组件，其中，固定组件包括固定框架和夹具机构，夹具机构与固定框架相连，夹具机构能够固定试块；承载组件包括试验基台和支腿机构，支腿机构设置于试验基台的底部，支腿机构包括固定杆和伸缩杆，固定杆的一端能够插入隧道岩土层中，固定杆的另一端与伸缩杆相连，伸缩杆连接固定杆和试验基台，伸缩杆的长度能够调整，固定框架设置于试验基台上。
[0026]本专利技术的基于隧道爆破施工现场震源的爆破振动累积损伤试验装置，夹具机构能够固定试块，固定框架与试验基台相连，试验基台为试块以及固定组件提供了稳定支撑，利用支腿机构将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于，包括：固定组件，所述固定组件包括固定框架和夹具机构，所述夹具机构与所述固定框架相连，所述夹具机构能够固定试块；承载组件，所述承载组件包括试验基台和支腿机构，所述支腿机构设置于所述试验基台的底部，所述支腿机构包括固定杆和伸缩杆，所述固定杆的一端能够插入隧道岩土层中，所述固定杆的另一端与所述伸缩杆相连，所述伸缩杆连接所述固定杆和所述试验基台，所述伸缩杆的长度能够调整，所述固定框架设置于所述试验基台上。2.根据权利要求1所述的爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于：所述夹具机构包括至少两块挡板，所述挡板为L形，所述挡板可滑动地设置于所述固定框架上。3.根据权利要求2所述的爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于：所述挡板的数量为四块，每两块相邻的所述挡板对称设置，四块所述挡板围成矩形。4.根据权利要求2所述的爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于：所述固定框架包括边框和连接杆，所述连接杆可滑动地与所述边框相连，所述边框与所述试验基台可拆卸连接，所述挡板可滑动地设置于所述连接杆上。5.根据权利要求4所述的爆破振动累积损伤试验装置，其特征在于：所述边框以及所述连接杆均具有滑槽，所述连接杆以及所述挡板均分别连接有滑块，所述滑块可滑动地设...
【专利技术属性】
技术研发人员：何如，李栋伟，徐昊，谢胜军，代四龙，王泽成，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：
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