CN110887743A - 大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法 - Google Patents

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Abstract

一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，首先，依据露天矿山***开采工况或井下煤矿***卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，设计剪切试验下试样的内部预埋***的***量、位置排列，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样；其次，通过数据处理计算机生成***引爆控制电信号，并传输到光纤交换机生成控制光信号；再次，光信号经过光电转换生成控制电信号；最后，通过许用电缆将控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过***引线控制******范围和顺序，从而产生满足试验需求的***动载荷。本发明能避免油缸施加***动载荷的局限性和******的不安全问题。

Description

大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法
技术领域
本发明涉及大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，属于室内物理力学试验技术领域。
背景技术
在大型水电工程、高速铁路、深部资源开采、战略石油储备以及核电工程等大型建设项目施工过程中，由于岩体结构面的存在，工程区岩体的稳定性及灾变问题相当突出。尤其是在大型露天矿山开采或井下煤矿卸压过程中，***法经常被使用，更易造成岩体结构面的失稳，轻则严重影响生产，重则造成人员伤亡和设备及矿产资源的重大损失。针对此问题，锚固技术是岩土工程加固的一种重要手段，以其独特的加固效益、便捷的施工工艺和相对低廉的经济造价在岩石工程领域得到大力发展和广泛使用。然而，由于锚固理论的研究一直落后于工程实践，工程实践仍采用工程类比法或半理论半经验方法，往往忽略了***动载荷对结构面失稳的影响，现有的计算分析模型存在理论与实际情况出入较大，甚至出现设计理论在很大程度上不能反映动载荷作用下锚固内在力学机制的问题，这种现象在锚固结构面受剪切和***动载扰动作用方面尤为明显。目前一些学者采用大尺寸混凝土或岩石试件(结构面尺寸介于30cm×30cm和30cm×80cm范围)和高强度钢筋(直径8～40mm)开展了单节理或双节理直剪试验。存在以下问题：(1)目前试验采用的岩体结构面尺寸与工程现场真实岩体结构面尺寸相比较小，不能真实的反应锚固结构面的失稳机制；(2)目前试验没有考虑***动载荷对锚固结构面失稳的影响，导致过高或过低估计了锚固抗力；(3)考虑安全性问题，现有的试验设备无法对大尺寸剪切试样施加***动载荷；(4)在进行***动载扰动试验时，人员需要离试验设备足够距离。因此，利用预埋***施加***动载荷安全性、光纤通道信号传输的稳定性，提出大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法非常有必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，能避免油缸施加***动载荷的局限性和******的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山***开采工况或井下煤矿***卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括***震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间、***震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的***震动波的参数，参照《***安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋***的***量；
(3)依据步骤(1)确定的***震源的参数及步骤(2)中的***量，设计剪切试验下试样的内部预埋***的位置排列，包括排数N和列数M；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋***布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计***引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成***引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过***引线控制******范围和顺序，从而产生满足试验需求的***动载荷。
进一步，所述步骤(2)中，预埋***的***量通过如下公式确定，
Figure BDA0002272474780000031
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为***中的***量，kg；R为测点至***中心的距离，m；K、α为与***条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0。
再进一步，所述步骤(3)中，对于预埋***的位置排列N和M，若采用点***动载荷，N＝M＝1；若采用分布式***动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure BDA0002272474780000032
式中，N为预埋***的排数，M为预埋***的列数，Q总为预埋***的总***量，Q0为预埋***的单个***量。
更进一步，所述的预埋***包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
本发明中，预埋***为电信号控制引爆，其防水性、耐热性和抗震性需较好，***埋设在试样内部，保证了试验环境的安全性；图1中的许用电缆的防水性和抗震性较好，电缆和许用电缆的长度较小；光纤通道可根据需求延长，能保证实验人员的安全性，其稳定性、防水性、耐热性和抗震性较高，抗干扰能力强，信号衰减小；
本发明的有益效果为：方法能避免油缸施加***动载荷的局限性和******的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据，对于大型露天矿山或井下煤矿减少投资、降低生产成本、保证开采安全有着重要的意义。
附图说明
图1是本发明的大尺寸岩体结构面剪切试验***动载荷施加方法流程图；
图2是本发明的剪切试验下试样的内部预埋***位置排列图。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
参照图1和图2，一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山***开采工况或井下煤矿***卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括***震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间、***震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的***震动波的参数，参照《***安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋***的***量；
(3)依据步骤(1)确定的***震源的参数及步骤(2)中的***量，设计剪切试验下试样的内部预埋***的位置排列，包括排数N和列数M，如附图2所示；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋***布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计***引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成***引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过***引线控制******范围和顺序，从而产生满足试验需求的***动载荷。
进一步，所述步骤(2)中，预埋***的***量通过如下公式确定，
Figure BDA0002272474780000051
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为***中的***量，kg；R为测点至***中心的距离，m；K、α为与***条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0。
再进一步，所述步骤(3)中，对于预埋***的位置排列N和M，若采用点***动载荷，N＝M＝1；若采用分布式***动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure BDA0002272474780000052
式中，N为预埋***的排数，M为预埋***的列数，Q总为预埋***的总***量，Q0为预埋***的单个***量。
更进一步，所述的预埋***包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
本实施例中，预埋***为电信号控制引爆，其防水性、耐热性和抗震性需较好，***埋设在试样内部，保证了试验环境的安全性；图1中的许用电缆的防水性和抗震性较好，电缆和许用电缆的长度较小；光纤通道可根据需求延长，能保证实验人员的安全性，其稳定性、防水性、耐热性和抗震性较高，抗干扰能力强，信号衰减小；
本实施例的方法能避免油缸施加***动载荷的局限性和******的不安全问题，光纤通道能保证实验人员的安全性且降低信号的衰减，提高了试验结果的准确性和科学性，许用电缆能提高其适用范围，为大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的设计提供科学依据，对于大型露天矿山或井下煤矿减少投资、降低生产成本、保证开采安全有着重要的意义。

Claims (4)

1.一种大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)依据露天矿山***开采工况或井下煤矿***卸压工况，统计分析后确定大尺寸岩体锚固结构面剪切试验的试验需求，包括***震动波的幅值、振动速度、频率、持续时间，***震源与锚固结构面的距离、角度和锚固结构面的物理力学参数；
(2)依据步骤(1)确定的***震动波的参数，参照《***安全规程》GB6722-2014，设计剪切试验下试样的内部预埋***的***量；
(3)依据步骤(1)确定的***震源的参数及步骤(2)中的***量，设计剪切试验下试样的内部预埋***的位置排列，包括排数N和列数M；
(4)依据步骤(2)(3)得到的预埋***布置设计，结合锚固结构面的物理力学参数，参照室内大尺寸混凝土试样的制定与养护规范，采用长方体钢模具浇筑大尺寸岩体结构面混凝土试样，包括上试样和下试样；
(5)依据试验需求设计***引爆控制过程，通过编程输入到数据处理计算机中生成***引爆控制电信号；
(6)通过电缆将步骤(5)的控制电信号传输到光纤交换机，经过光电转换生成控制光信号；
(7)通过长距离光纤通道将步骤(6)的控制光信号传输到光电信号转换器，经过光电转换生成控制电信号；
(8)通过许用电缆将步骤(7)的控制电信号传输到电信号分散控制器，电信号经分算控制器放大后通过***引线控制******范围和顺序，从而产生满足试验需求的***动载荷。
2.如权利要求1所述的大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，其特征在于，所述步骤(2)中，预埋***的***量通过如下公式确定，
Figure FDA0002272474770000021
式中，V为介质质点的震动速度，cm/s；Q为***中的***量，kg；R为测点至***中心的距离，m；K、α为与***条件、试样特征有关的系数，K取500～100，α取2.0～3.0。
3.如权利要求1或2所述的大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对于预埋***的位置排列N和M，若采用点***动载荷，N＝M＝1；若采用分布式***动载荷，则通过如下公式确定，
N×M＝Q总/Q0
Figure FDA0002272474770000022
式中，N为预埋***的排数，M为预埋***的列数，Q总为预埋***的总***量，Q0为预埋***的单个***量。
4.如权利要求1或2所述的大尺寸岩体锚固结构面剪切试验***动载荷施加方法，其特征在于，所述的预埋***包裹防水薄膜和防震海绵，进行防水和防震处理。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090128802A1 (en) * 2005-07-14 2009-05-21 Chemlmage Corporation Time and Space Resolved Standoff Hyperspectral IED Explosives LIDAR Detector
CN101980051A (zh) * 2010-09-26 2011-02-23 北京安科兴业科技有限公司 用于微地震技术的数据传输方法和***
CN102692638A (zh) * 2012-06-21 2012-09-26 山东大学 钻爆法施工***震动超宽频带信号接收检波器及使用方法
US20120242135A1 (en) * 2009-09-29 2012-09-27 Orica Explosives Technology Pty Ltd, Method of underground rock blasting
CN103063092A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 山东科技大学 巷道掘进***模拟实验方法
CN103629980A (zh) * 2013-12-16 2014-03-12 中铁二十三局集团第四工程有限公司 邻近既有线陡峻山体松动控制***施工方法
CN103673795A (zh) * 2014-01-03 2014-03-26 安徽理工大学 一种无起爆药激光***
CN106198235A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 安徽理工大学 基于地质力学模型试验的***模拟试验装置及方法
CN107796646A (zh) * 2017-11-23 2018-03-13 中南大学 模拟深埋隧洞***开挖卸荷的试验装置及试验方法
CN109883778A (zh) * 2019-01-21 2019-06-14 绍兴文理学院 锚固结构面剪切试验最小试样确定方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090128802A1 (en) * 2005-07-14 2009-05-21 Chemlmage Corporation Time and Space Resolved Standoff Hyperspectral IED Explosives LIDAR Detector
US20120242135A1 (en) * 2009-09-29 2012-09-27 Orica Explosives Technology Pty Ltd, Method of underground rock blasting
CN101980051A (zh) * 2010-09-26 2011-02-23 北京安科兴业科技有限公司 用于微地震技术的数据传输方法和***
CN102692638A (zh) * 2012-06-21 2012-09-26 山东大学 钻爆法施工***震动超宽频带信号接收检波器及使用方法
CN103063092A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 山东科技大学 巷道掘进***模拟实验方法
CN103629980A (zh) * 2013-12-16 2014-03-12 中铁二十三局集团第四工程有限公司 邻近既有线陡峻山体松动控制***施工方法
CN103673795A (zh) * 2014-01-03 2014-03-26 安徽理工大学 一种无起爆药激光***
CN106198235A (zh) * 2016-08-25 2016-12-07 安徽理工大学 基于地质力学模型试验的***模拟试验装置及方法
CN107796646A (zh) * 2017-11-23 2018-03-13 中南大学 模拟深埋隧洞***开挖卸荷的试验装置及试验方法
CN109883778A (zh) * 2019-01-21 2019-06-14 绍兴文理学院 锚固结构面剪切试验最小试样确定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU, GUANGJIAN 等: "Coal burst induced by rock wedge parting slip: a case study in Zhaolou coal mine", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF MINING RECLAMATION AND ENVIRONMENT》 *
汪旭光 等: "***安全规程", 《中华人民共和国国家标准 GB6722—2014》 *
郑志涛: "高地应力岩体超深孔柱状装药***三维模型试验研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 *

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