[实用新型]用于爆炸应力波与运动裂纹相互作用机理研究的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光测力学研究领域的动态裂纹扩展研究实验方法，尤其涉及一种研究爆炸应力波与运动裂纹相互作用机理的实验系统。

背景技术

目前爆破技术广泛应用于各种大型工程项目中，如三峡工程的硐室开挖、高速铁路的穿山隧道等，在实际爆破工程中，爆破对象往往是大体量的岩体，这就需要布置大量的炸药进行爆破作业，在爆破过程中，由于人为的控制或者火工品的精度问题，各个炮孔中的炸药的爆炸时间或多或少会存在一定的间隔，这导致了爆生运动裂纹与后爆爆炸应力波之间产生相互作用的问题，这种耦合作用对裂纹的扩展将产生何种影响，有必要进行研究。

随着科技的进步，用于光测力学的实验设备也在不断更新，目前，已有许多国内外的学者通过先进的实验设备对爆炸应力波与静态裂纹的相互作用机理进行了研究，取得了一系列的成果，但是，对于爆炸应力波和运动裂纹相互作用机理的研究较少，因此，本实用新型是对该研究领域的一项重要补充，为岩石在耦合动荷载作用下的裂纹扩展机理提供研究方法，具有重要的理论和实际意义。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于爆炸应力波与运动裂纹相互作用机理研究的系统。该系统能够实现在实验模型中产生一条或多条沿任意方向扩展的运动裂纹，在裂纹产生的同时通过引爆一个或者多个药包产生一个或者多个爆炸应力波，用于研究爆炸应力波与运动裂纹的相互作用机理。通过研究单个或者多个运动裂纹扩展时对应力波的传播产生的影响，以及单个或者多个爆炸应力波对裂纹扩展速度、方向的影响，从而科学、定量的研究爆炸应力波与运动裂纹的互相作用机理。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

用于爆炸应力波与运动裂纹相互作用机理研究的系统，包括落锤提升机(1)、自动卡槽装置(2)、电磁弹射装置(3)、落锤(4)、冲头(5)、刀片夹具(6)、刀片(7)、预制裂纹(8)、模型(9)、炮孔(10)、爆炸加载夹(11)、模型支架(12)、测速仪(13)、测速预留孔(14)、脉冲起爆器(15)、控制装置(16)、加载架(17)、起爆探针(18)、信号屏蔽线；电磁弹射装置包括线圈(24)和永磁体(25)，线圈(24)固定在加载架(17)上，永磁体(25)与落锤(4)连为一体；自动卡槽装置(2)固定在加载架(17)上，永磁体(25)上有凹槽，可以卡在自动卡槽装置(2)上，阻止落锤(4)下落；落锤提升机(1)为电机，落锤提升机(1)与永磁体(25)通过拉线(26)相连；自动卡槽装置(2)上设置有接触开关，接触开关信号屏蔽线(21)传递到控制装置(16)。

所述的系统，模型(9)预制多条裂纹(8)和多个炮孔(10)，炮孔内填装炸药，每个炮孔都埋入起爆探针(18)，另一端穿过爆炸加载夹(11)、模型支架(12)固定模型(9)，通过螺栓将模型支架(12)与加载架(17)固定。

所述的系统，起爆探针(18)为两根漆包线拧在一起，相互缠绕后用剪刀剪掉一端尖端，埋入炮孔(10)内，另一端用砂纸打磨后穿过爆炸加载夹(11)的预留小孔，与脉冲起爆器(15)相连。

所述的系统，爆炸加载夹(11)朝向模型(9)部分，预留有一圈凹槽，在凹槽内放入橡皮圈，拧紧螺栓堵塞炮孔(10)，使炮孔(10)被爆炸加载夹完全堵塞。

所述的系统，设置多个刀片(7)。

所述的系统，刀片(7)与模型(9)相接触，保持垂直，并通过螺栓与刀片夹具(6)相连。

所述的系统，预制裂纹(8)数量为1-3条。

所述的系统，脉冲起爆器(15)有多个信号输出端口。

本实用新型的优点在于：(1)能够实现冲击与爆炸荷载的同时施加；(2)用于施加冲击荷载的落锤可以通过落锤提升机，自动卡槽，电磁弹射装置实现自动加载与提升，并通过改变电磁弹射装置内线圈电流的大小，改变落锤下落的速度，实现不同大小荷载的施加；(3)能够实现动焦散与动光弹的同光路同系统，适当调整场镜，可以实现两种实验的切换；(4)系统利用多用途冲头，可根据实验需要组装和拆卸，操作简便；(5)落锤在下落的过程中，将沿着加载架下落，能够实现与冲头的对心撞击，为实验的可靠性提供保障；(6)系统使用多通道控制装置，能够实现对多个药包的同时起爆，使系统具有更广泛的应用价值。本实验系统已进行了相关的实验，得到了较好的实验结果。

附图说明

图1为本实用新型加载架结构图；

图2为本实用新型的冲头、刀片夹具、刀片；

图3为本实用新型的模型固定装置和方法示意图；

图4为本实用新型的落锤结构示意图；