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专利号: 2024100868130
申请人: 东华理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:包括步骤Step1.在隧道爆破施工掌子面附近选定取样位置,进行单独注浆;

步骤Step2.在受到目标次数的爆破施工荷载作用后,对注浆结石体进行现场取样;

步骤Step3.对试样进行打磨和筛选;

步骤Step4.对试样进行单轴压缩试验;

步骤Step5.开展SHPB单次冲击试验,观察试样状态,并记录、分析参数;

步骤Step6.基于数值模拟,获取SHPB循环冲击实验的冲击速度;

步骤Step7.进行SHPB循环冲击试验数值模拟,观察其状态,并记录、分析参数。

2.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step1所述的在隧道爆破施工掌子面附近选定取样位置,进行单独注浆的过程包括步骤Step11.在距离掌子面附近5m内且未施加二衬的区域范围内,进行随机钻芯取样;

步骤Step12.在钻芯取样后的钻孔区域内进行单独注浆,记录每个注浆点的注浆量及与爆源的距离。

3.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step2所述的在受到目标次数的爆破施工荷载作用后,对注浆结石体进行现场取样的过程包括步骤Step21.在指定区域进行注浆48小时后,进行钻孔取样;

步骤Step22.根据研究目标或者预先设置的爆破受振次数,选择取样时间;

步骤Step23.钻取过程中,取完整的注浆结石体试样保留。

4.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step3所述的对试样进行打磨和筛选的过程包括步骤Step31.对打磨完的岩样试样进行声波测试,剔除波速离散性较大的岩样;

步骤Step32.对打磨完的岩样试样进行密度测试,剔除密度离散性较大的岩样。

5.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step4所述的对试样进行单轴压缩试验的过程包括步骤Step41.借助单轴抗压试验,获取材料的基本参数;

步骤Step42.每次单轴抗压试验完成后,对试件进行重建成样,分析爆破荷载作用下注浆结石体的静力压缩宏观破坏模式。

6.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step5所述的开展SHPB单次冲击试验,观察试样状态,并记录、分析参数的过程包括步骤Step51.每次动态冲击完成后,获取注浆结石体的应力‑轴向应变曲线;

步骤Step52.每次动态冲击完成后,对试件碎块进行收集并分类称重,收集记录对应的岩浆质量比例;

步骤Step53.全部动态冲击完成后,根据所记录的岩浆质量比例,将爆破振动前岩浆比例划分为数个范围,用以表征注浆量与原岩的相对比例;

步骤Step54.基于步骤Step53中设定的数个岩浆比例范围,分别整理注浆结石体受振后的应力‑轴向应变曲线;

步骤Step55.每次动态冲击完成后,对破坏后的结石体试件碎块进行筛选分类,得到不同岩浆比例下碎块筛分质量分数和平均粒径;以平均粒径ds为探讨对象,基于步骤Step53中设定的数个岩浆比例范围,分析爆破振动荷载大小、爆破荷载作用次数因素影响下冲击试验后注浆结石体的破坏损伤程度;

其中,平均粒径ds的计算公式为:

式中:ds为注浆结石体平均粒径;di为不同孔径下注浆结石体粒径尺寸;ri为粒径尺寸为时对应的粒径分数。

7.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step6所述的基于数值模拟,获取SHPB循环冲击实验的冲击速度的过程包括步骤Step61.根据工程背景资料,利用动力有限元数值模拟软件建立隧道爆破开挖三维数值模型;

步骤Step62.校验后,进行隧道爆破开挖数值模拟,在模型中找到现场实际取样的位置,获取并确认实际采样位置振动合速度范围值,并以此作为注浆结石体SHPB循环冲击实验的冲击速度可取范围。

8.如权利要求1所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step7所述的进行SHPB循环冲击试验数值模拟的过程包括步骤Step71.建立SHPB单次冲击试验数值模拟模型;

步骤Step72.选择材料本构模型及材料参数;

步骤Step73.接触设置及边界条件;

步骤Step74.SHPB单次冲击试验数值模拟校验;

步骤Step75.建立SHPB多次循环冲击试验数值模型;

步骤Step76.SHPB多次循环冲击试验数值模型校验;

步骤Step77.SHPB多次循环冲击试验数值模拟。

9.如权利要求8所述的一种基于现场取样的注浆体爆破损伤特性试验方法,其特征在于:步骤Step74所述的SHPB单次冲击试验数值模拟校验的过程包括(1)基于建立单子弹撞击入射杆模型,进行数值模拟;

(2)获取数值模拟所得的单次加载的应变‑时间曲线,分析判断入射杆的模拟应变幅值ε2(t)及波形持续时间T2与应力波基础理论计算数值εI(t)、T0相符;

(3)如相符,说明数值模拟基础理论正确,可用于复杂的前后子弹发射系统及其入射杆、试件与透射杆的建模;

其中,入射杆的应变幅值理论计算公式为:

*

式中:εI(t)为入射杆的应变幅值;ρ为入射杆的密度;C为入射杆的纵波波速;V为子弹撞击速度;E为杆件的弹性模量值;

入射杆的波形持续时间理论计算公式为:

式中:T0为波形持续时间;L0为子弹长度;C为入射杆的纵波波速。