[发明专利]一种模拟地下隧道真实火灾的室内火源加载方法

说明书

本发明公开了一种模拟地下隧道真实火灾的室内火源加载方法，S1：加工长方体的试验岩块；S2：选择岩块作为基座并左右间隔一段距离放置，将试验岩块放置在两基座上方，组成类似“品”字结构；S3：在两基座中间与试验岩块底面隔出的空间里设置加热槽；S4：沿试验岩块的左右侧壁底部与两基座的交汇缝隙处、沿试验岩块的前后壁面底部与加热槽交汇缝隙处均喷涂防火材料；S5：在加热槽中放置燃烧材料并进行明火源损伤加载；S6：对明火源进行熄灭，对试验岩块进行后处理。可有效实现实验室尺度下对岩块的单面明火加载，更贴近实际中围岩单侧壁受火灾影响情况，用其模拟研究地下隧道真实火灾岩石明火损伤更加合理直观。

技术领域

本发明属于隧道岩体工程技术领域，具体涉及一种模拟地下隧道真实火灾的室内火源加载方法，可在实验室尺度的岩石强度测试、深部矿产资源开采和深埋隧道建设中广泛应用。

背景技术

在众多岩土工程应用中，如地下煤气化、地热能提取和放射性废物处理等，岩石通常受到高温条件的影响从而改变岩石的内部结构和力学性质。此外，隧道和石头建筑也面临火灾事故引起的高温威胁，尤其是火灾事故引起的明火破坏对隧道围岩的变形和稳定性有重要影响。因此，研究明火对岩石力学行为和损伤发展的影响是十分重要的。

岩石通常是一种非均质材料，因矿物成分、晶粒尺寸和微观结构的差异，其物理和力学行为相当复杂。总的来说，由于不同热膨胀系数矿物之间的局部热应力引起内部微裂纹的产生和聚合，导致热损伤岩石的抗压强度、弹性模量、p波速度、峰值应变、孔隙度、渗透率、电阻率等均随温度的变化而变化。此外，在不同距离或不同时间的明火加载下，岩石也将受到不同程度的损伤。近年来，人们开展了大量的热损伤对不同类型岩石性能影响的实验研究。然而绝大多数热损伤岩石室内试验，多通过电炉加热产生全方位、均匀的热应力，但在实际工程中，如发生火灾事故的隧道，其围岩仅在某一侧壁受明火损伤，较之电炉加热还有着明显的区别，如图1所示。因此，现目前普遍采用的电炉加热的方式，不能真实模拟火灾隧道围岩受损伤的变化情况。

发明内容

鉴于此，本发明拟提供一种简单易行的模拟地下隧道真实火灾的室内火源加载方法，与隧道岩石在火灾事故的实际应用场景相似，为火灾环境下工程岩石特性研究提供新的方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种模拟地下隧道真实火灾的室内火源加载方法，包括以下步骤：

S1：根据研究需要选取材质合适的岩块，加工成完整的长方体的试验岩块；

S2：选择两块相同材质的岩块作为基座并左右间隔一段距离放置，将试验岩块放置在两基座上方，留出部分底面悬空，组成类似“品”字结构；

S3：在两基座中间与试验岩块底面隔出的空间里设置加热槽；

S4：沿试验岩块的左右侧壁底部与两基座的交汇缝隙处、沿试验岩块的前后壁面底部与加热槽交汇缝隙处均喷涂防火材料，防止后续明火源直接烧到试验岩块的四个侧壁面；

S5：在加热槽中放置燃烧材料并进行明火源损伤加载，以满足发生火灾时的明火温度；

S6：明火源损伤加载完毕后，对明火源进行熄灭，对试验岩块进行后处理。

作为上述方案的优选，S1步骤中，试验岩块的尺寸为前后长度600mm×左右长度150mm×高300mm。

进一步优选为，S2步骤中，基座的材质与试验岩块的材质相同，并出自同一产地。

进一步优选为，S3步骤中，加热槽为铁质加热槽，并带有把手。

进一步优选为，S3步骤中，加热槽的高度可调节，用以模拟实际火灾发生时明火源与隧道围岩的不同距离；加热槽可进行鼓风操作以提高燃烧温度，用以模拟实际火灾发生时不同阶段所产生的不同温度。

进一步优选为，S4步骤中，基座的前后两端伸到试验岩块的前后两端外，加热槽的前后两端位于试验岩块的前后两端内。