一种深埋圆形隧洞重复开挖卸载扰动效应室内试验装置及方法

摘要

一种深埋圆形隧洞重复开挖卸载扰动效应室内试验装置及方法，其装置包括动力发射装置⑸、冲头⑴、受冲薄板⑵、初始应力施加组件⑶、监测观察组件⑷，所述冲头⑴由二级或三级圆柱体组成，相邻圆柱体之间为突变或渐变连接；所述动力发射装置⑸的发射轴线、冲头⑴、受冲薄板⑵的中心位于同一水平线上，监测观察组件⑷的光轴线与动力发射装置⑸的发射轴线交叉于受冲薄板⑵的中心。其优点是：利用特定形状的冲头高速冲击薄板来模拟深埋圆形隧洞钻爆开挖过程中的重复瞬态卸荷扰动效应，提出模拟爆破施工实际的控制手段；填补爆破卸荷效应研究在室内模拟实验方面的缺失，试验实施安全、方便、快捷、可重复性强；试验装置的各项子系统可靠度高，可行性强。

主权项

一种深埋圆形隧洞重复开挖卸载扰动效应室内试验装置，其特征在于：包括动力发射装置⑸、冲头⑴、受冲薄板⑵、初始应力施加组件⑶、监测观察组件⑷，所述冲头⑴由二级或三级圆柱体组成，相邻圆柱体之间为突变或渐变连接；所述动力发射装置⑸的发射轴线、冲头⑴、受冲薄板⑵的中心位于同一水平线上，初始应力施加组件⑶在受冲薄板⑵互相垂直的两个方向上分别施加压应力P1和P2，监测观察组件⑷的光轴线与动力发射装置⑸的发射轴线交叉于受冲薄板⑵的中心，监测观察组件⑷的发射光束在受冲薄板⑵上所形成的光斑范围覆盖冲头⑴冲击出的圆孔及周边区域；所述受冲薄板⑵的材质为Homalite‑100型塑料或聚碳酸酯中的一种；所述受冲薄板⑵的尺寸需满足下式式中，K为放大系数，K≥1；d为受冲薄板的厚度；v为冲头飞行速度；L为受冲区域边缘到薄板边缘的最短距离；v_t为冲击引起应力波在板中的传播速度。