本发明专利技术属于岩土工程模型试验设备技术领域，提出的岩土工程抗爆结构模型试验装置由侧限箱体和下部的爆炸坑拼装构成，并设置有配套的消波机构、锁紧机构及滑动定位机构；消波机构包括铝制消波格栅（21）和木质消波板（20）；滑动定位机构包括双向千斤顶油缸（15）、导轨（17）和限位块（19）；锁紧机构由锁紧拉杆（3）、侧限连接块（18）和螺母（2）组成。本发明专利技术在尺寸适中的设备中，可模拟不同爆炸形式；满足洞室开挖、安插围护结构及其测量设备均方便可行的要求；可重复利用，并且在试验中利于观察结构破坏情况；试验结果可为地下抗爆工程设计和科学研究提供重要依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程模型试验设备
，主要提出一种岩土工程抗爆结构模型试验装置。
技术介绍
由于结构抗爆性能十分重要，国内外众多学者展开了相关研究，下面分别就国外和国内具有代表性的研究简要说明例一美国Charles Ε. Joachim等人通过模型试验对地下炸药库偶然爆炸产生的爆炸荷载密度和岩体防护层厚度及强度对坑道外部破坏程度的影响、爆炸引起的空气冲击波和碎片的危害程度进行了研究。模型试验几何尺寸比尺为1:25，地下炸药库模型通道长lm，截面面积为84. 4cm2 (高9. 6cm,宽9. 6cm)，见图1 ；模型洞室长为72cm,截面面积为294. 4cm2 (宽20cm,高16cm)， 见图2。模拟材料为铺路砖，其尺寸为19. 7cmX9. 3cmX5. 8cm，将砖块以与竖直面成30°角砌筑(以19. 7cmX9. 3cm的面接触)，形成30°角的表面坡度，砖层上盖一层等厚度的薄砂以模拟土壤覆盖层。整个砖模型砌筑在加强砼框架内，砼框架外为土介质。在砌筑砖层之前，先用薄镀锌钢片折成洞室的尺寸形状并放置在洞室位置处，然后沿钢片外表面开始砌砖。钢片与砖之间的空隙用厚约4cm的灰浆灌注。整个试验装置见图3。共做三次试验，试验1炸药药量为1. 27kg，试验2药量为0. 21kg，试验3药量为1. 27kg。炸药选择0. 085 kg/m的PETN炸药，药长48cm，放置在一薄木板上，然后将薄木板放入模型洞室中。我国具有代表性的开展爆炸动载试验的科研院所的基本情况、研究条件和实力及有关项目分述如下例二中国矿业大学(北京)，在理论分析、调查研究以及借鉴国内外爆炸场所(包含爆炸塔、爆炸洞室、爆炸容器等)设计经验的基础上，设计并建造了爆炸洞室，其形状为球柱结合形圆柱筒体的长度为2. 5m，圆筒体和封口半球形壳面的内半径为lm，爆炸内腔的长度为lmX2+2.5m=4.5m。其筒壁结构层次依次为内层为IOmm厚的A3钢板，中层为40mm厚的木板垫层，外层为400mm厚的钢筋混凝土层。该爆炸洞室外部总长度为 450mmX2+4500mm=M00mm，如图4所示。为了便于试验观察，在筒体上方设置了观察窗口， 并安装了防弹玻璃。该爆炸洞室的极限模拟爆炸药量为lOOOgTNT。该爆炸洞室的特点是①爆炸洞室洞体采用完全对称式设计，炸药包在筒体中心引爆，爆炸力对爆炸洞室洞体的冲击力具有对称性，不会引起爆炸洞室洞体的整体平动趋势，而主要只产生对称于爆炸中心的微小变形和震动；②内层选用的A3钢板具有良好的塑性性能，在弹性较小的中层木板衬垫支撑下，可以在爆炸力作用下产生一定的径向位移，大幅度地消耗传播至内壁上的爆炸能量，从而减小了振动机械能向地面埋覆土层的传播，进而减小对周围建筑物的影响。例三我国某大学设计了室内大尺寸爆炸试验装置，该装置的主体为一地下半封3闭式结构，试验坑内部净尺寸为长度X宽度X深度=IanX6mX:3m，爆炸试验坑坑壁由内向外依次为6mm钢板、700mm钢筋混凝土、500mm砂隔震层、240mm砖墙、500mm厚粘土层、外部MOmm维护砖墙、外部粘土层，坑底由上至下依次为6mm钢板、700mm钢筋混凝土、500mm 砂隔震层、外部粘土层，结构见图5所示。装置研制中考虑了爆炸冲击波从一种介质入射到另一种介质表面产生的反射和透射现象，通过对不同材料的排列组合，达到控制透射波与反射波的大小的目的，从而大大提高了该试验装置的整体抗爆性能。该装置可对结构或材料的抗爆性能进行试验研究。从上述这些试验设备看，其种类和规模多种多样，综合来说具有以下不足一、现有的抗爆结构模型试验设备一般分为两种，一是只针对某一抗爆结构专门设计的试验设备，如例一，这样的设备没有制式化，不能重复利用，必将产生经济的浪费；二是设备虽是制式化，但是设备不能很好的满足岩土工程地下结构的抗爆性能研究，如例二，设备只设置了观察孔，且坑道方向与观察孔方向垂直，对于模型就位后坑道开挖、安插锚索等模拟工序操作无法实现，也不利于观察模型破坏情况，又如例三，设备虽然比较符合岩土介质中抗爆结构的性能研究，但是模型尺寸较大，占地面积大，且试验模型全埋入地下，给模型的浇筑、洞室开挖、施加锚索(杆)等围护结构、以及锚索的应力应变的量测等带来很大困难，使设备可应用范围受到限制。二、现有抗爆结构模型试验设备应用时，所能模拟的爆炸类型有限。一般只能模拟集团装药埋置爆炸的情况，很少能够模拟武器侵彻爆炸和核触地或钻地爆炸等情形。因此现有抗爆结构模型试验设备的应用受到限制，无法利用其开展钻地武器侵彻爆炸和核武器触地或钻地爆炸对地下结构的破坏作用的研究。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种岩土工程抗爆结构模型试验装置，其目的在于 在尺寸适中的设备中，可模拟不同爆炸形式；满足岩土工程模拟开挖、安插围护结构及量测设备均方便可行的要求；允许试验药量较大；可试验的抗爆结构尺寸较大；可模拟武器重复打击的情形；便于在试验中观察结构的破坏情况等。利用该装置可研究不同爆炸方式、不同药量、不同侵深、不同武器单次打击或多次重复打击对坑道工程产生的不同破坏效应，试验结果可为地下抗爆工程设计和科学研究提供重要依据。本专利技术完成其专利技术任务所采取的技术方案为一种岩土工程抗爆结构模型试验装置，所述模型试验装置由侧限箱体和下部的爆炸坑拼装构成，并设置有配套的消波机构、锁紧机构及滑动定位机构；所述的侧限箱体为四个且两两相向，垂直布置，并设置在长方形地下爆炸坑的边缘，与地下爆炸坑一起构成长方体的爆炸试验模型室；每个侧限箱体的横断面相同且均为梯形，顶面开口，其余各面均为特制钢板，在钢板围成的箱体内表面布置有加强槽钢和角钢，箱体中浇注高强钢纤维砼，试验时可利用其自重抵抗爆炸荷载在装置边界产生的向上的摩擦力和向外的倾覆力；每个侧限箱体的长度方向上均勻分布六个由预埋钢管形成的圆孔，用以对穿锁紧拉杆；所述侧限箱体的底板上安装有四个轮子，可在所述的滑动定位机构上滑动；所述地下爆炸坑为长方体，由此对应设置于地下爆炸坑长边的侧限箱体其长度大于位于地下爆炸坑短边的侧限箱体，在长度较长的两个侧限箱体的中间长度处沿宽度方向布置有圆形观察孔，可在其中安装摄像设备，用来观察试验现象；所述消波机构包括铝制消波格栅和位于地下爆炸坑底部的木质消波板，所述铝制消波格栅连接在侧限箱体的前板上；所述滑动定位机构包括双向千斤顶油缸、导轨和限位块；所述双向千斤顶油缸对应每一个侧限箱体设置，双向千斤顶油缸的千斤顶拉杆通过拉杆与侧限箱体相联; 对应导轨具有轨道槽，限位块设置在靠近地下爆炸坑边缘的轨道上；所述锁紧机构由锁紧拉杆、侧限连接块及螺母组成，侧限连接块设置在两相邻侧限箱体交接处，“L”形的侧限连接块其一侧焊接固定在一个侧限箱体的侧板上，“L”形的侧限连接块两侧上所具有的连接孔分别与两相邻侧限箱体的锁紧拉杆对应，并分别套置在两相邻侧限箱体的锁紧拉杆上， 通过螺母将两相邻的侧限箱体固定一体；每个侧限箱体设置六根锁紧拉杆，每根锁紧拉杆穿入侧限箱体长度方向上预埋钢管形成的圆孔中，两端分别穿过两个侧限连接块上的连接孔，与两相邻侧限箱体的锁紧拉杆配合，将该侧限箱体与所相邻的两个侧限箱体联接固定一体。本专利技术采用上述技术方案具有以下有益效果⑴装置中侧限箱体截本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种岩土工程抗爆结构模型试验装置，其特征在于：所述模型试验装置由侧限箱体（２２、２３、２４、２５）和下部的爆炸坑（２７）拼装构成，并设置有配套的消波机构、锁紧机构及滑动定位机构；所述的侧限箱体（２２、２３、２４、２５）为四个且两两相向，垂直布置，并设置在地下爆炸坑（２７）的边缘，与地下爆炸坑一起构成长方体的爆炸试验模型室；每个侧限箱体的横断面相同且均为梯形，顶面开口，其余各面均为钢板框架结构，每个侧限箱体的长度方向上均匀分布六个由预埋钢管形成的圆孔，用以对穿锁紧拉杆（３）；所述侧限箱体的底板（１）上安装有四个轮子（２６）；所述地下爆炸坑为长方体，由此对应设置于地下爆炸坑长边的侧限箱体（２２、２４）其长度大于位于地下爆炸坑短边的侧限箱体（２３、２５）；所述消波机构为多孔板状结构，包括安装在侧限箱体前板（６）上的铝制消波格栅（２１）和铺置在地下爆炸坑底部的木质消波板（２０）；所述滑动定位机构包括双向千斤顶油缸（１５）、导轨（１７）和限位块（１９）；所述双向千斤顶油缸（１５）对应每一个侧限箱体设置，双向千斤顶油缸（１５）的千斤顶拉杆（１６）通过拉杆（９）与侧限箱体相联；对应导轨（１７）具有轨道槽，限位块（１９）设置在靠近地下爆炸坑边缘的轨道上；所述锁紧机构由锁紧拉杆（３）、侧限连接块（１８）及螺母（２）组成，侧限连接块（１８）设置在两相邻侧限箱体交接处，“Ｌ”形的侧限连接块其一侧焊接固定在一个侧限箱体的侧板（４）上，“Ｌ”形的侧限连接块两侧上所具有的连接孔分别与两相邻侧限箱体的锁紧拉杆（３）对应，并分别套置在两相邻侧限箱体的锁紧拉杆（３）上，通过螺母（２）将两相邻的侧限箱体固定一体；每个侧限箱体设置六根锁紧拉杆（３），每根锁紧拉杆穿入侧限箱体长度方向上预埋钢管形成的圆孔中，两端分别穿过两个侧限连接块上的连接孔，与两相邻侧限箱体的锁紧拉杆配合，将该侧限箱体与所相邻的两个侧限箱体联接固定一体。...
【技术特征摘要】
1.一种岩土工程抗爆结构模型试验装置，其特征在于所述模型试验装置由侧限箱体 (22、23、24、25)和下部的爆炸坑(27)拼装构成，并设置有配套的消波机构、锁紧机构及滑动定位机构；所述的侧限箱体(22、23、24、25)为四个且两两相向，垂直布置，并设置在地下爆炸坑(27)的边缘，与地下爆炸坑一起构成长方体的爆炸试验模型室；每个侧限箱体的横断面相同且均为梯形，顶面开口，其余各面均为钢板框架结构，每个侧限箱体的长度方向上均勻分布六个由预埋钢管形成的圆孔，用以对穿锁紧拉杆(3)；所述侧限箱体的底板(1)上安装有四个轮子(26)；所述地下爆炸坑为长方体，由此对应设置于地下爆炸坑长边的侧限箱体(22、24)其长度大于位于地下爆炸坑短边的侧限箱体(23、25)；所述消波机构为多孔板状结构，包括安装在侧限箱体前板(6)上的铝制消波格栅(21)和铺置在地下爆炸坑底部的木质消波板(20)；所述滑动定位机构包括双向千斤顶油缸(15)、导轨(17)和限位块(19)； 所述双向千斤顶...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾金才，明治清，沈俊，陈安敏，徐景茂，张向阳，顾雷雨，陈伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军总参谋部工程兵科研三所，
类型：发明
国别省市：41
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