一種獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爆破技術(shù)，尤其涉及一種獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程爆破施工過程中采用爆破技術(shù)是土木建設(shè)領(lǐng)域中重要的施工作業(yè)技術(shù)手段，其中，在爆炸載荷的作用下，巖石、混凝土等被爆破物體形成的動態(tài)斷裂過程，即爆破成縫機理，直接影響爆破的質(zhì)量，因而，是工程爆破施工過程中最受關(guān)注的熱點問題。
[0003]爆破可以分為預(yù)裂爆破和光面爆破，技術(shù)人員通過構(gòu)建預(yù)裂爆破模型和光面爆破模型，可以對動態(tài)斷裂過程進行仿真，從而依據(jù)仿真結(jié)果分析并得到動態(tài)斷裂過程的相關(guān)參數(shù)，為實際爆破提供技術(shù)支持。
[0004]目前，對于爆破成縫機理還沒有形成統(tǒng)一的理論，關(guān)于爆破成縫機理的研宄，目前主要有如下三種理論:第一種理論是爆炸應(yīng)力波作用理論，即炸藥爆炸后在巖體(巖石)中產(chǎn)生應(yīng)力波并作用于巖體，使之形成裂縫；第二種理論是爆生氣體作用理論，即炸藥爆炸后產(chǎn)生的高溫、高壓氣體作用于巖體而產(chǎn)生裂縫；第三種理論是爆炸沖擊波所引起的爆炸應(yīng)力波和爆生氣體產(chǎn)生的高溫、高壓氣體膨脹推力共同作用于巖體而產(chǎn)生裂縫，即應(yīng)力波與爆炸氣體共同作用理論，也就是說，巖體內(nèi)最初裂隙的形成是由爆炸應(yīng)力波造成的，隨后爆生氣體楔入巖體內(nèi)最初形成的裂隙，并在準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用下，使由爆炸應(yīng)力波形成的最初裂隙進一步擴展。其中，第三種理論被接受的程度較高。
[0005]但對于第三種理論，現(xiàn)有對爆破成縫過程的觀測以及分析都是基于應(yīng)力波與爆炸氣體共同作用后的結(jié)果，對爆生氣體單獨作用下的裂隙擴展過程缺乏直接的實驗資料，進而對爆生氣體在破巖過程中如何驅(qū)動裂紋擴展的機理不清楚，以及，不同爆生氣體壓力對裂紋擴展的影響機理也不清楚，無法獲取爆生氣體單獨作用下的裂隙擴展數(shù)據(jù)，即爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)，從而不能對爆生氣體單獨作用下的裂隙擴展過程進行有效分析，即不能將爆炸應(yīng)力波和爆生氣體分別進行研宄，并相對獨立地研宄爆生氣體在不同壓力下對巖石破壞作用規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)，能夠間接地將爆炸應(yīng)力波和爆生氣體分別研宄，相對獨立地研宄爆生氣體在不同壓力下對巖石破壞作用規(guī)律。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0008]一方面，本發(fā)明實施例提供一種獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法，包括:
[0009]在待起爆試件上開設(shè)多個通透的炮孔；
[0010]設(shè)置用于密封炮孔的多個爆炸加載頭，每一所述爆炸加載頭中設(shè)置有與炮孔尺寸相一致的一空腔，所述多個爆炸加載頭中設(shè)置的空腔深度滿足預(yù)先設(shè)置的空腔深度梯度閾值；
[0011]根據(jù)設(shè)置的爆炸加載頭以及試件搭載并調(diào)試用于獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的數(shù)字激光動態(tài)焦散線試驗系統(tǒng)；
[0012]啟動數(shù)字激光動態(tài)焦散線試驗系統(tǒng)進行試驗，獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明實施例提供的獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法，利用包含不同空腔深度的爆炸加載頭以及高速攝影的數(shù)碼高速攝影機的數(shù)字激光動態(tài)焦散線試驗系統(tǒng)，記錄切縫藥包起爆后的焦散斑擴展過程，同時得到裂紋擴展的爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)，從而能夠間接實現(xiàn)將爆炸應(yīng)力波和爆生氣體各自分離進行獨立研宄，相對獨立地研宄爆生氣體在不同壓力下對巖石破壞作用規(guī)律，以實現(xiàn)對爆生氣體單獨作用下的裂隙擴展過程進行有效分析。
[0014]另一方面，本發(fā)明實施例提供一種獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括:激光器、擴束鏡、第一場鏡、試件、爆炸加載頭、第二場鏡以及數(shù)碼高速攝影機，其中，
[0015]激光器與擴束鏡相連，用于發(fā)射激光，并將發(fā)射的激光輸出至擴束鏡；
[0016]擴束鏡一端與激光器相連，另一端與第一場鏡，用于將激光器輸出的激光擴束至第一場鏡；
[0017]第一場鏡，用于將擴束鏡擴束輸出的激光進行聚焦，變?yōu)槠叫泄馊肷涞皆嚰?br>[0018]試件上開設(shè)多個通透的炮孔，所述炮孔中裝填有切縫藥包，所述入射到試件的平行光在試件表面發(fā)生偏轉(zhuǎn)后到達第二場鏡；
[0019]爆炸加載頭用于密封炮孔，每一炮孔對應(yīng)一對爆炸加載頭，每一所述爆炸加載頭中設(shè)置有與炮孔尺寸相一致的一空腔，每一對所述爆炸加載頭中設(shè)置的空腔尺寸相同，每一對爆炸加載頭中設(shè)置的空腔深度滿足預(yù)先設(shè)置的空腔深度梯度閾值；
[0020]第二場鏡，用于對經(jīng)試件偏轉(zhuǎn)后的光束進行聚焦，并將聚焦的光束入射至數(shù)碼高速攝影機；
[0021]數(shù)碼高速攝影機，用于在試件上開設(shè)的炮孔中裝填的切縫藥包起爆時，對起爆過程進行同步拍攝以獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明實施例提供的獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，利用包含不同空腔深度的爆炸加載頭以及高速攝影的數(shù)碼高速攝影機以及在試件中開設(shè)多個炮孔，從而搭建數(shù)字激光動態(tài)焦散線試驗系統(tǒng)，用以記錄切縫藥包起爆后的焦散斑擴展過程，同時得到裂紋擴展的爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)，從而能夠間接實現(xiàn)將爆炸應(yīng)力波和爆生氣體各自分離進行獨立研宄，相對獨立地研宄爆生氣體在不同壓力下對巖石破壞作用規(guī)律，以實現(xiàn)對爆生氣體單獨作用下的裂隙擴展過程進行有效分析。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明實施例獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法流程示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實施例獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。
[0027]應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]圖1為本發(fā)明實施例獲取爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)的方法流程示意圖。參見圖1，該方法包括:
[0029]步驟101，在待起爆試件上開設(shè)多個通透的炮孔；
[0030]本步驟中，為了獲取不同爆生氣體壓力作用效應(yīng)數(shù)據(jù)以分析不同爆生氣體壓力單獨作用下的裂隙擴展過程，需要進行多次爆破試驗。
[0031]本發(fā)明實施例中，可以在同一試件上開設(shè)多個通透的炮孔，多個通透的炮孔在試件上可以隨機分布，也可以均勻分布。當(dāng)然，也可以設(shè)置多個試件，每一試件上開設(shè)一通透的炮孔。
[0032]實際應(yīng)用中，作為可選實施例，炮孔為圓形，當(dāng)然，也可以為其他形狀，例如，方形、三角形以及其他多邊形等。
[0033]較佳地，開設(shè)的多個炮孔尺寸相同。
[0034]較佳地，試件為一薄平板試件，例如，薄平板試件的厚度可以設(shè)置為5-10mm，長寬可以設(shè)置為100-300mm，炮孔貫穿薄平板試件的厚度。
[0035]步驟102，設(shè)置用于密封炮孔的多個爆炸加載頭，每一所述爆炸加載頭中設(shè)置有與炮孔尺寸相一致的一空腔，所述多個爆炸加載頭中設(shè)置的空腔深度滿足預(yù)先設(shè)置的空腔深度梯度閾值；
[0036]本步