專利名稱：巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程模型試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，主要提出一種巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
由于結(jié)構(gòu)抗爆性能十分重要，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者展開(kāi)了相關(guān)研究，下面分別就國(guó)外和國(guó)內(nèi)具有代表性的研究簡(jiǎn)要說(shuō)明
例一美國(guó)Charles Ε. Joachim等人通過(guò)模型試驗(yàn)對(duì)地下炸藥庫(kù)偶然爆炸產(chǎn)生的爆炸荷載密度和巖體防護(hù)層厚度及強(qiáng)度對(duì)坑道外部破壞程度的影響、爆炸引起的空氣沖擊波和碎片的危害程度進(jìn)行了研究。模型試驗(yàn)幾何尺寸比尺為1:25，地下炸藥庫(kù)模型通道長(zhǎng)lm，截面面積為84. 4cm2 (高9. 6cm,寬9. 6cm)，見(jiàn)圖1 ；模型洞室長(zhǎng)為72cm,截面面積為294. 4cm2 (寬20cm,高16cm)， 見(jiàn)圖2。模擬材料為鋪路磚，其尺寸為19. 7cmX9. 3cmX5. 8cm，將磚塊以與豎直面成30°角砌筑(以19. 7cmX9. 3cm的面接觸)，形成30°角的表面坡度，磚層上蓋一層等厚度的薄砂
以模擬土壤覆蓋層。整個(gè)磚模型砌筑在加強(qiáng)砼框架內(nèi)，砼框架外為土介質(zhì)。在砌筑磚層之前，先用薄鍍鋅鋼片折成洞室的尺寸形狀并放置在洞室位置處，然后沿鋼片外表面開(kāi)始砌磚。鋼片與磚之間的空隙用厚約4cm的灰漿灌注。整個(gè)試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖3。共做三次試驗(yàn)，試驗(yàn)1炸藥藥量為1. 27kg，試驗(yàn)2藥量為0. 21kg，試驗(yàn)3藥量為1. 27kg。炸藥選擇0. 085 kg/m的PETN炸藥，藥長(zhǎng)48cm，放置在一薄木板上，然后將薄木板放入模型洞室中。我國(guó)具有代表性的開(kāi)展爆炸動(dòng)載試驗(yàn)的科研院所的基本情況、研究條件和實(shí)力及有關(guān)項(xiàng)目分述如下
例二中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)，在理論分析、調(diào)查研究以及借鑒國(guó)內(nèi)外爆炸場(chǎng)所(包含爆炸塔、爆炸洞室、爆炸容器等)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建造了爆炸洞室，其形狀為球柱結(jié)合形圓柱筒體的長(zhǎng)度為2. 5m，圓筒體和封口半球形殼面的內(nèi)半徑為lm，爆炸內(nèi)腔的長(zhǎng)度為lmX2+2.5m=4.5m。其筒壁結(jié)構(gòu)層次依次為內(nèi)層為IOmm厚的A3鋼板，中層為40mm厚的木板墊層，外層為400mm厚的鋼筋混凝土層。該爆炸洞室外部總長(zhǎng)度為 450mmX2+4500mm=M00mm，如圖4所示。為了便于試驗(yàn)觀察，在筒體上方設(shè)置了觀察窗口， 并安裝了防彈玻璃。該爆炸洞室的極限模擬爆炸藥量為lOOOgTNT。該爆炸洞室的特點(diǎn)是①爆炸洞室洞體采用完全對(duì)稱式設(shè)計(jì)，炸藥包在筒體中心引爆，爆炸力對(duì)爆炸洞室洞體的沖擊力具有對(duì)稱性，不會(huì)引起爆炸洞室洞體的整體平動(dòng)趨勢(shì)，而主要只產(chǎn)生對(duì)稱于爆炸中心的微小變形和震動(dòng)；②內(nèi)層選用的A3鋼板具有良好的塑性性能，在彈性較小的中層木板襯墊支撐下，可以在爆炸力作用下產(chǎn)生一定的徑向位移，大幅度地消耗傳播至內(nèi)壁上的爆炸能量，從而減小了振動(dòng)機(jī)械能向地面埋覆土層的傳播，進(jìn)而減小對(duì)周圍建筑物的影響。例三我國(guó)某大學(xué)設(shè)計(jì)了室內(nèi)大尺寸爆炸試驗(yàn)裝置，該裝置的主體為一地下半封
3閉式結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)坑內(nèi)部?jī)舫叽鐬殚L(zhǎng)度X寬度X深度=IanX6mX:3m，爆炸試驗(yàn)坑坑壁由內(nèi)向外依次為6mm鋼板、700mm鋼筋混凝土、500mm砂隔震層、240mm磚墻、500mm厚粘土層、外部MOmm維護(hù)磚墻、外部粘土層，坑底由上至下依次為6mm鋼板、700mm鋼筋混凝土、500mm 砂隔震層、外部粘土層，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5所示。裝置研制中考慮了爆炸沖擊波從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)表面產(chǎn)生的反射和透射現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)不同材料的排列組合，達(dá)到控制透射波與反射波的大小的目的，從而大大提高了該試驗(yàn)裝置的整體抗爆性能。該裝置可對(duì)結(jié)構(gòu)或材料的抗爆性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。從上述這些試驗(yàn)設(shè)備看，其種類和規(guī)模多種多樣，綜合來(lái)說(shuō)具有以下不足
一、現(xiàn)有的抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)設(shè)備一般分為兩種，一是只針對(duì)某一抗爆結(jié)構(gòu)專門設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)備，如例一，這樣的設(shè)備沒(méi)有制式化，不能重復(fù)利用，必將產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)；二是設(shè)備雖是制式化，但是設(shè)備不能很好的滿足巖土工程地下結(jié)構(gòu)的抗爆性能研究，如例二，設(shè)備只設(shè)置了觀察孔，且坑道方向與觀察孔方向垂直，對(duì)于模型就位后坑道開(kāi)挖、安插錨索等模擬工序操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)，也不利于觀察模型破壞情況，又如例三，設(shè)備雖然比較符合巖土介質(zhì)中抗爆結(jié)構(gòu)的性能研究，但是模型尺寸較大，占地面積大，且試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿袢氲叵?，給模型的澆筑、洞室開(kāi)挖、施加錨索(桿)等圍護(hù)結(jié)構(gòu)、以及錨索的應(yīng)力應(yīng)變的量測(cè)等帶來(lái)很大困難，使設(shè)備可應(yīng)用范圍受到限制。二、現(xiàn)有抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用時(shí)，所能模擬的爆炸類型有限。一般只能模擬集團(tuán)裝藥埋置爆炸的情況，很少能夠模擬武器侵徹爆炸和核觸地或鉆地爆炸等情形。因此現(xiàn)有抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用受到限制，無(wú)法利用其開(kāi)展鉆地武器侵徹爆炸和核武器觸地或鉆地爆炸對(duì)地下結(jié)構(gòu)的破壞作用的研究。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其目的在于 在尺寸適中的設(shè)備中，可模擬不同爆炸形式；滿足巖土工程模擬開(kāi)挖、安插圍護(hù)結(jié)構(gòu)及量測(cè)設(shè)備均方便可行的要求；允許試驗(yàn)藥量較大；可試驗(yàn)的抗爆結(jié)構(gòu)尺寸較大；可模擬武器重復(fù)打擊的情形；便于在試驗(yàn)中觀察結(jié)構(gòu)的破壞情況等。利用該裝置可研究不同爆炸方式、不同藥量、不同侵深、不同武器單次打擊或多次重復(fù)打擊對(duì)坑道工程產(chǎn)生的不同破壞效應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果可為地下抗爆工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究提供重要依據(jù)。本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案為一種巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，所述模型試驗(yàn)裝置由側(cè)限箱體和下部的爆炸坑拼裝構(gòu)成，并設(shè)置有配套的消波機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)；所述的側(cè)限箱體為四個(gè)且兩兩相向，垂直布置，并設(shè)置在長(zhǎng)方形地下爆炸坑的邊緣，與地下爆炸坑一起構(gòu)成長(zhǎng)方體的爆炸試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪?；每個(gè)側(cè)限箱體的橫斷面相同且均為梯形，頂面開(kāi)口，其余各面均為特制鋼板，在鋼板圍成的箱體內(nèi)表面布置有加強(qiáng)槽鋼和角鋼，箱體中澆注高強(qiáng)鋼纖維砼，試驗(yàn)時(shí)可利用其自重抵抗爆炸荷載在裝置邊界產(chǎn)生的向上的摩擦力和向外的傾覆力；每個(gè)側(cè)限箱體的長(zhǎng)度方向上均勻分布六個(gè)由預(yù)埋鋼管形成的圓孔，用以對(duì)穿鎖緊拉桿；所述側(cè)限箱體的底板上安裝有四個(gè)輪子，可在所述的滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)上滑動(dòng)；所述地下爆炸坑為長(zhǎng)方體，由此對(duì)應(yīng)設(shè)置于地下爆炸坑長(zhǎng)邊的側(cè)限箱體其長(zhǎng)度大于位于地下爆炸坑短邊的側(cè)限箱體，在長(zhǎng)度較長(zhǎng)的兩個(gè)側(cè)限箱體的中間長(zhǎng)度處沿寬度方向布置有圓形觀察孔，可在其中安裝攝像設(shè)備，用來(lái)觀察試驗(yàn)現(xiàn)象；所述消波機(jī)構(gòu)包括鋁制消波格柵和位于地下爆炸坑底部的木質(zhì)消波板，所述鋁制消波格柵連接在側(cè)限箱體的前板上；所述滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括雙向千斤頂油缸、導(dǎo)軌和限位塊；所述雙向千斤頂油缸對(duì)應(yīng)每一個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置，雙向千斤頂油缸的千斤頂拉桿通過(guò)拉桿與側(cè)限箱體相聯(lián); 對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌具有軌道槽，限位塊設(shè)置在靠近地下爆炸坑邊緣的軌道上；所述鎖緊機(jī)構(gòu)由鎖緊拉桿、側(cè)限連接塊及螺母組成，側(cè)限連接塊設(shè)置在兩相鄰側(cè)限箱體交接處，“L”形的側(cè)限連接塊其一側(cè)焊接固定在一個(gè)側(cè)限箱體的側(cè)板上，“L”形的側(cè)限連接塊兩側(cè)上所具有的連接孔分別與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿對(duì)應(yīng)，并分別套置在兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿上， 通過(guò)螺母將兩相鄰的側(cè)限箱體固定一體；每個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置六根鎖緊拉桿，每根鎖緊拉桿穿入側(cè)限箱體長(zhǎng)度方向上預(yù)埋鋼管形成的圓孔中，兩端分別穿過(guò)兩個(gè)側(cè)限連接塊上的連接孔，與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿配合，將該側(cè)限箱體與所相鄰的兩個(gè)側(cè)限箱體聯(lián)接固定一體。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果
⑴裝置中側(cè)限箱體截面形狀科學(xué)合理，具有強(qiáng)度高、自重大的優(yōu)點(diǎn)，能有效抵抗爆炸荷載在裝置邊界產(chǎn)生的向上的摩擦力和向外的傾覆力，大大提高了裝置自身的抗爆能力。⑵裝置中采用格柵狀消波板，利用波的透反射及疊加原理，能有效吸收爆炸沖擊波，減小模型邊界的影響，更真實(shí)地模擬實(shí)際中爆炸沖擊波的傳播。⑶裝置中采用的鎖緊機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)，不僅能準(zhǔn)確牢固定位側(cè)限箱體，形成高抗力爆炸模型試驗(yàn)空間，而且拆裝簡(jiǎn)單、方便，有利于巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的開(kāi)展。⑷裝置尺寸適中，采用了制式化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，操作性好，可重復(fù)利用，節(jié)約了試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力。ω裝置實(shí)現(xiàn)了在抗爆模型試驗(yàn)中，先澆筑模型，后開(kāi)挖洞室、安插錨桿等施工順序，符合實(shí)際工程中的施工順序，能夠很好的模擬實(shí)際工況，特別是對(duì)于一些受施工工況影響較大的地下結(jié)構(gòu)，大大提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，這是迄今為止同類型裝置不能做到的。(6)裝置較好地解決了多項(xiàng)復(fù)雜的爆炸模擬試驗(yàn)技術(shù)難題，可模擬多種爆炸形式， 既可模擬常規(guī)鉆地武器侵徹到洞室圍巖中不同部位爆炸的球面或柱面沖擊波爆炸條件，又可模擬大型核武器觸地爆炸或小型核武器鉆地爆炸的情形；既可進(jìn)行某一類型的結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力性能的研究，也可進(jìn)行某一種構(gòu)件的動(dòng)力性能研究；既可進(jìn)行爆炸波在介質(zhì)內(nèi)傳播規(guī)律的研究，還可進(jìn)行不同爆炸沖擊波模擬技術(shù)的研發(fā)。(7)裝置的適用性較強(qiáng)，根據(jù)不同的相似設(shè)計(jì)，既可以選用低密度、低彈模(如黃土等)，也可以選用高密度、高彈模(如水泥砂漿、混凝土等)材料在該裝置上進(jìn)行爆炸模型試驗(yàn)。


圖1、2為美國(guó)Charles Ε. Joachim等所提出的模型試驗(yàn)洞室示意圖。圖3為美國(guó)Charles Ε. Joachim等所提出的模型試驗(yàn)裝置示意圖。圖4為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)所提出的爆炸洞室示意圖。圖5為我國(guó)某大學(xué)所提出的爆炸試驗(yàn)坑示意圖。圖6為本發(fā)明裝置的剖面示意圖。
圖7為本發(fā)明裝置中側(cè)限箱體的正立面圖。圖8為圖7的側(cè)視圖。圖9為圖7的俯視圖。圖10為本發(fā)明裝置的平面圖。圖11為本發(fā)明裝置中側(cè)限連接塊示意圖。圖12為圖11的側(cè)視圖。圖13為圖11的俯視圖。圖14為本發(fā)明裝置中鋁制消波格柵示意圖。圖15為本發(fā)明裝置中木質(zhì)消波板示意圖。圖16為本發(fā)明裝置中導(dǎo)軌主視圖。圖17為本發(fā)明裝置中導(dǎo)軌立體圖。圖中1、底板，2、螺母，3、鎖緊拉桿，4、側(cè)板，5、連接角鋼，6、前板，7、墊圈，8、六角扁螺母，9、拉桿，10、后板I，11、鋼管，12、后板II，13、六角螺釘，14、千斤頂反力支架，15、雙向千斤頂油缸，16、千斤頂拉桿，17、導(dǎo)軌，18、側(cè)限連接塊，19、限位塊，20、木質(zhì)消波板，21、 鋁制消波格柵，22、23、24、25、側(cè)限箱體，26、輪子，27、地下爆炸坑，28、觀察孔。
具體實(shí)施例方式如圖6-10所示，一種巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，所述模型試驗(yàn)裝置由側(cè)限箱體22、23、M、25和下部的爆炸坑27拼裝構(gòu)成，從平面上看，整個(gè)裝置近似十字形，并設(shè)置有配套的消波機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)；所述的側(cè)限箱體22、23、M、25為四個(gè)且兩兩相向，垂直布置，四個(gè)側(cè)限箱體的結(jié)構(gòu)相同，只是長(zhǎng)度不同，長(zhǎng)度分別為2. ^!和1.5m，在長(zhǎng)度較長(zhǎng)的兩個(gè)側(cè)限箱體的中間長(zhǎng)度處沿寬度方向布置有圓形觀察孔觀，可在其中安裝攝像設(shè)備，用來(lái)觀察試驗(yàn)現(xiàn)象；所述的兩兩相向、垂直布置的四個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置在地下爆炸坑的邊緣，與地下爆炸坑一起構(gòu)成長(zhǎng)方體的爆炸試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪遥幻總€(gè)側(cè)限箱體的橫斷面相同且均為梯形，上頂面寬度為0. 4m,下底面寬度為0. 8m,高度為1. 8m,頂面開(kāi)口，其余各面均為特制的鋼板框架結(jié)構(gòu)，在鋼板圍成的箱體內(nèi)表面布置有加強(qiáng)槽鋼和連接角鋼5，鋼板厚度為 2cm，鋼板圍成的空間內(nèi)澆注高強(qiáng)鋼纖維砼，試驗(yàn)時(shí)利用其自重抵抗爆炸荷載在裝置邊界產(chǎn)生的向上的摩擦力和向外產(chǎn)生的傾覆力；每個(gè)側(cè)限箱體的長(zhǎng)度方向上均勻分布六個(gè)由預(yù)埋鋼管形成的圓孔，用以對(duì)穿鎖緊拉桿3 ；所述側(cè)限箱體的底板上安裝有四個(gè)輪子沈，用以在軌道上移動(dòng)；所述地下爆炸坑27為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)2. 4m,寬1. 5m,深0. 5m,坑底澆注18cm厚C30 細(xì)石砼，坑四壁澆注IOcm厚C30細(xì)石砼，如圖10所示，由此對(duì)應(yīng)設(shè)置于地下爆炸坑長(zhǎng)邊的側(cè)限箱體22J4其長(zhǎng)度大于位于地下爆炸坑短邊的側(cè)限箱體23、25 ；所述消波機(jī)構(gòu)包括鋁制消波格柵21和木質(zhì)消波板20，如圖6所示，鋁制消波格柵21通過(guò)螺釘連接在側(cè)限箱體的前板6上，木質(zhì)消波板20鋪置在地下爆炸坑底部；如圖14所示，鋁制消波格柵21為多孔鋁合金板，板厚均為1cm，其中兩塊尺寸為2330mmX 1800mm，另兩塊尺寸為1470mmX 1800mm， 板中均勻布置有Φ58的圓孔，孔中心距均為70mm，鉆孔面積約等于不鉆孔面積；如圖15 所示，木質(zhì)消波板20為多孔木板，板厚5cm，尺寸為1500 mmX MOOmm，板中均勻布置有70 mmX 70mm的方孔，孔中心距均為100mm，鉆孔面積約等于不鉆孔面積。如圖6所示，所述滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括雙向千斤頂油缸15、導(dǎo)軌17和限位塊19 ；對(duì)應(yīng)每一個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置雙向千斤頂油缸，所述雙向千斤頂油缸15與千斤頂反力支架14聯(lián)接，雙向千斤頂油缸的千斤頂拉桿 16通過(guò)拉桿9與側(cè)限箱體相連；利用雙向千斤頂油缸實(shí)現(xiàn)側(cè)限箱體的移開(kāi)與合攏，完全合攏后側(cè)限箱體與地下爆炸坑邊緣緊密接觸；對(duì)應(yīng)每個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置有兩條軌道槽，所述軌道槽深0. ^!，寬0. ^!，長(zhǎng)1.8m，每條軌道槽內(nèi)有一條導(dǎo)軌，如圖16、圖17所示，導(dǎo)軌17由三段鑄造件組成，鑄造件凸起部分為三角形，寬200mm，高80mm，長(zhǎng)590mm，通過(guò)地腳螺栓固定在軌道槽內(nèi)；限位塊19設(shè)置在靠近地下爆炸坑邊緣的軌道上，用于限制側(cè)限箱體的最大前移位置；所述鎖緊機(jī)構(gòu)由鎖緊拉桿3、側(cè)限連接塊18及螺母2組成，如圖10所示，側(cè)限連接塊18設(shè)置在兩相鄰側(cè)限箱體交接處，“L”形的側(cè)限連接塊其一側(cè)焊接固定在一個(gè)側(cè)限箱體的側(cè)板4上，“L”形的側(cè)限連接塊兩側(cè)上所具有的連接孔分別與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿3對(duì)應(yīng)，并分別套置在兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿3上，通過(guò)螺母2將兩相鄰的側(cè)限箱體固定一體；所述鎖緊拉桿3共有M根，每個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置6根鎖緊拉桿，其中12根長(zhǎng)1. 8m, 12根長(zhǎng)2. 7m，每根鎖緊拉桿穿入側(cè)限箱體長(zhǎng)度方向上預(yù)埋鋼管形成的圓孔中，兩端分別穿過(guò)兩個(gè)側(cè)限連接塊上的連接孔，與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿配合，將該側(cè)限箱體與所相鄰的兩個(gè)側(cè)限箱體聯(lián)接固定一體，鎖緊時(shí)可共同提供抵抗爆炸荷載的約束反力。采用所述巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置開(kāi)展模型試驗(yàn)時(shí)，利用所述滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)分別將四個(gè)側(cè)限箱體合攏至限位塊處，圍在地下爆炸坑四周，形成的模型試驗(yàn)空間凈尺寸為長(zhǎng)X寬X高 =2. 4mX 1. 5mX 2. 3m，可在該空間內(nèi)采用相似材料進(jìn)行試驗(yàn)。
本發(fā)明裝置的設(shè)置及試驗(yàn)過(guò)程為
⑴采用滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)分別將四個(gè)側(cè)限箱體合攏至限位塊處，圍在地下爆炸坑四周，形成模型試驗(yàn)的空間；
⑵調(diào)整裝置位置，使側(cè)限連接塊18與相鄰的側(cè)限箱體緊密結(jié)合，側(cè)限連接塊18 —面焊接固定在一個(gè)側(cè)限箱體側(cè)板上，另一面用鎖緊拉桿鎖緊于另一側(cè)限箱體側(cè)板上，各側(cè)限箱體側(cè)板與側(cè)限連接塊之間交錯(cuò)運(yùn)用焊接固定和拉桿鎖緊；同時(shí)為確保四個(gè)側(cè)限箱體能沿導(dǎo)軌順利合攏，各側(cè)限箱體側(cè)板與焊接固定在相鄰側(cè)限箱體上的側(cè)限連接塊之間預(yù)留有適當(dāng)?shù)陌惭b間隙，箱體就位后在間隙處將24個(gè)5mm厚的“U”形墊板套在鎖緊拉桿3上，再擰緊螺母2 以確保側(cè)限箱體、鎖緊拉桿3和側(cè)限連接塊三者緊密結(jié)合，從而將側(cè)限箱體準(zhǔn)確牢固定位；
⑶在模型空間內(nèi)澆筑模型、埋置壓力、加速度等傳感器，待模型基本成型，具有一定強(qiáng)度后，利用滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)拉開(kāi)四個(gè)側(cè)限箱體，對(duì)模型進(jìn)行開(kāi)挖、安插圍護(hù)結(jié)構(gòu)和布置其它量測(cè)儀器等必要操作；
⑷將量測(cè)數(shù)據(jù)傳輸線從側(cè)限箱體中的觀察孔或模型與側(cè)限箱體結(jié)合處引出；
(5)采用步驟⑵的方法合攏四個(gè)側(cè)限箱體；
(6)埋置炸藥，可針對(duì)不同爆炸方式選擇不同埋置方法，如集團(tuán)裝藥或平面裝藥等； ⑵根據(jù)不同爆炸方式，在模型上部適當(dāng)采取保護(hù)措施，如加消波海綿等；
⑶進(jìn)行爆炸試驗(yàn)，試驗(yàn)后利用滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)拉開(kāi)側(cè)限箱體，對(duì)模型進(jìn)行解剖，結(jié)合量測(cè)數(shù)據(jù)觀察并分析試驗(yàn)結(jié)果；
⑶試驗(yàn)后也可在不拉開(kāi)側(cè)限箱體的情況下，先通過(guò)觀察孔觀察結(jié)構(gòu)的外觀破壞情況， 并結(jié)合試驗(yàn)過(guò)程中錄制的結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程影像，決定下一步試驗(yàn)內(nèi)容；對(duì)于可重復(fù)利用的試驗(yàn)材料，可只置換受影響部分的模型材料，縮短試驗(yàn)周期，節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)；爆炸試驗(yàn)全部完成后，可拉開(kāi)側(cè)限箱體，對(duì)模型進(jìn)行解剖。
權(quán)利要求
1.一種巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于所述模型試驗(yàn)裝置由側(cè)限箱體 (22、23、24、25)和下部的爆炸坑(27)拼裝構(gòu)成，并設(shè)置有配套的消波機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)；所述的側(cè)限箱體(22、23、24、25)為四個(gè)且兩兩相向，垂直布置，并設(shè)置在地下爆炸坑(27)的邊緣，與地下爆炸坑一起構(gòu)成長(zhǎng)方體的爆炸試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪?；每個(gè)側(cè)限箱體的橫斷面相同且均為梯形，頂面開(kāi)口，其余各面均為鋼板框架結(jié)構(gòu)，每個(gè)側(cè)限箱體的長(zhǎng)度方向上均勻分布六個(gè)由預(yù)埋鋼管形成的圓孔，用以對(duì)穿鎖緊拉桿(3)；所述側(cè)限箱體的底板(1)上安裝有四個(gè)輪子(26)；所述地下爆炸坑為長(zhǎng)方體，由此對(duì)應(yīng)設(shè)置于地下爆炸坑長(zhǎng)邊的側(cè)限箱體(22、24)其長(zhǎng)度大于位于地下爆炸坑短邊的側(cè)限箱體(23、25)；所述消波機(jī)構(gòu)為多孔板狀結(jié)構(gòu)，包括安裝在側(cè)限箱體前板(6)上的鋁制消波格柵(21)和鋪置在地下爆炸坑底部的木質(zhì)消波板(20)；所述滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括雙向千斤頂油缸(15)、導(dǎo)軌(17)和限位塊(19)； 所述雙向千斤頂油缸(15)對(duì)應(yīng)每一個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置，雙向千斤頂油缸(15)的千斤頂拉桿 (16)通過(guò)拉桿(9)與側(cè)限箱體相聯(lián)；對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌(17)具有軌道槽，限位塊(19)設(shè)置在靠近地下爆炸坑邊緣的軌道上；所述鎖緊機(jī)構(gòu)由鎖緊拉桿(3)、側(cè)限連接塊(18)及螺母(2)組成， 側(cè)限連接塊(18)設(shè)置在兩相鄰側(cè)限箱體交接處，“L”形的側(cè)限連接塊其一側(cè)焊接固定在一個(gè)側(cè)限箱體的側(cè)板(4)上，“L”形的側(cè)限連接塊兩側(cè)上所具有的連接孔分別與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿(3)對(duì)應(yīng)，并分別套置在兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿(3)上，通過(guò)螺母(2)將兩相鄰的側(cè)限箱體固定一體；每個(gè)側(cè)限箱體設(shè)置六根鎖緊拉桿(3)，每根鎖緊拉桿穿入側(cè)限箱體長(zhǎng)度方向上預(yù)埋鋼管形成的圓孔中，兩端分別穿過(guò)兩個(gè)側(cè)限連接塊上的連接孔，與兩相鄰側(cè)限箱體的鎖緊拉桿配合，將該側(cè)限箱體與所相鄰的兩個(gè)側(cè)限箱體聯(lián)接固定一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于在長(zhǎng)度較長(zhǎng)兩個(gè)側(cè)限箱體的中間長(zhǎng)度處沿寬度方向上具有圓形觀察孔(28)。
全文摘要
本發(fā)明屬于巖土工程模型試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，提出的巖土工程抗爆結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置由側(cè)限箱體和下部的爆炸坑拼裝構(gòu)成，并設(shè)置有配套的消波機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)；消波機(jī)構(gòu)包括鋁制消波格柵(21)和木質(zhì)消波板(20)；滑動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括雙向千斤頂油缸(15)、導(dǎo)軌(17)和限位塊(19)；鎖緊機(jī)構(gòu)由鎖緊拉桿(3)、側(cè)限連接塊(18)和螺母(2)組成。本發(fā)明在尺寸適中的設(shè)備中，可模擬不同爆炸形式；滿足洞室開(kāi)挖、安插圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其測(cè)量設(shè)備均方便可行的要求；可重復(fù)利用，并且在試驗(yàn)中利于觀察結(jié)構(gòu)破壞情況；試驗(yàn)結(jié)果可為地下抗爆工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究提供重要依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102262003SQ20111010481
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者張向陽(yáng), 徐景茂, 明治清, 沈俊, 陳偉, 陳安敏, 顧金才, 顧雷雨 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總參謀部工程兵科研三所