[实用新型]二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数获取装置

说明书

本实用新型提供一种二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数获取装置，包括PMMA薄板、微型相变致裂器、多个箔式电阻应变片、高速摄像机、数字图像处理系统以及超动态应变测试系统。PMMA薄板中部贯穿钻设有炮孔，侧面均设有非贯通结构面，第一侧面设有箔式电阻应变片，第二侧面喷制有散斑，微型相变致裂器对PMMA薄板进行超临界二氧化碳相变气‑动加载；高速摄像机用于记录第二侧面的图像，超动态应变测试系统用于获取裂纹的开裂应变及开裂时间，数字图像处理系统用于得到PMMA薄板表面的应变场，分析裂纹扩展方向、扩展长度与扩展速度。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：可同时进行数字图像测试和应变测试，测试方法效率高，成本低，可行性强。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数获取装置。

背景技术

二氧化碳相变致裂作为炸药爆破的替代技术，已经在很多工程中得到了成功应用。二氧化碳相变致裂技术主要是以二氧化碳相变过程中的相能差作为破岩能量来源，试验时用起爆装置激发发热管发热，液态二氧化碳相变为超临界状态，液态二氧化碳相变为超临界状态之后，二氧化碳相变致裂器中压力不断升高，致裂器中压力超过定压剪切片的破断压力之后，超临界二氧化碳瞬间释放相变为高压二氧化碳气体，产生气-动效应，冲击岩体，达到岩石破碎的效果。

二氧化碳相变气-动荷载复杂，其荷载主要是由冲击应力波和高压气体尖劈气楔作用构成，冲击应力波与高压气体尖劈气楔作用的协同影响机制尚未明晰。

常见岩体由岩块和结构面构成，结构面又分为贯通结构面与非贯通结构面，岩体的破碎常常与非贯通结构面扩展有关，非贯通性结构面在岩体内广泛分布，爆破荷载作用下岩体裂隙发育常沿结构面发生扩展、延伸直至贯通完成破岩，岩体内非贯通结构面是影响爆破破岩效果的关键介质因素，分析研究二氧化碳相变气-动作用下非贯通结构面扩展机制，是揭示二氧化碳相变致裂破岩机理的理论研究基础，是工程中实现二氧化碳相变致裂高效破岩的关键。分析非贯通结构面的贯通机制，首先要获取非贯通结构面的扩展关键参数。由于目前对二氧化碳相变致裂技术作用下非贯通结构面的扩展机制研究尚为空白，对二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数的确定方法也尚未涉及。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数获取装置，旨在得到二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面的扩展长度、方向与扩展速度，测试方法效率高，成本低，可行性强。

本实用新型的实施例提供一种二氧化碳相变气动作用下非贯通结构面扩展参数获取装置，包括PMMA薄板、微型相变致裂器、多个箔式电阻应变片、高速摄像机、数字图像处理系统以及超动态应变测试系统；

所述PMMA薄板具有相对的第一侧面和第二侧面，中部贯穿钻设有炮孔，所述第一侧面和第二侧面均预制有位于所述炮孔一侧的非贯通结构面，所述第二侧面喷制有散斑，多个所述箔式电阻应变片设置于所述第一侧面，所述微型相变致裂器的泄能口设于所述炮孔内，伸出所述炮孔部分与所述第一侧面在同一侧，用于对所述PMMA薄板进行超临界二氧化碳相变气-动加载；

所述高速摄像机与所述第二侧面相对，用于记录所述第二侧面的图像，所述超动态应变测试系统与所述箔式电阻应变片电连接，用于获取裂纹的开裂应变及开裂时间，所述数字图像处理系统与所述高速摄像机电连接，用于根据所述图像获取所述PMMA薄板表面的位移场，进而得到所述PMMA薄板表面的应变场，对比所述裂纹的开裂应变及开裂时间，分析裂纹扩展方向、扩展长度与扩展速度。

进一步地，还包括充填装置、贮存装置以及激发装置；

所述贮存装置用于贮存液态二氧化碳，所述充填装置用于将所述液态二氧化碳充填至所述微型相变致裂器内，所述激发装置用于对所述液态二氧化碳进行相变气-动加载。