一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在于，包括一個可沿 著水平和豎直方向進行試件應力加載的靜態加載系統，以及用于產生動態載荷的爆破加載 裝置；所述靜態加載系統包括一個豎直放置的底板，在底板一側沿上、下、左、右四個方 向分布的四塊推板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統；所述底板 中部開有通孔，上、左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，下部方向的推板固定 在底板上，試件固定在四塊推板之間；所述爆破加載裝置的加載端通過底板上的通孔從兩 側對應加載在試件中部的炮孔上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

如權利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述供壓系統包括三個氣缸、壓力表、閥門和空氣壓縮機，所述三個氣缸并聯連接， 三個氣缸的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板上；所述壓力表和閥門串聯在空氣 壓縮機與并聯氣缸之間的連接管路上。

如權利要求2所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述三個氣缸的并聯支路上還分別連接有分控閥門和分控壓力表。

如權利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述推板與試件接觸的表面設有凹槽，試件邊部卡在凹槽中。

如權利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述推板與試件接觸的表面外側設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸，試件內表面緊 貼在底板上。

如權利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述上、左、右方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓連 接在底板和推板之間。

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破

本實用新型涉及一種光測力學實驗裝置，尤其涉及一種對深部巖石爆破致裂進行物理 模擬實驗的光測力學實驗裝置。

巖體是長期地質年代的產物，在天然狀態下存在自重應力和構造應力等初始應力，所 以巖體受到的任何動載作用都是在一定靜態應力場存在之上的作用。巖體在動態載荷作用 下的動態斷裂過程與靜態應力場具有相關性。比如在深部礦井中爆破施工掘進巷道，高地 壓產生的初始靜態應力場就會對爆破載荷下巖石的斷裂現象和爆生裂紋的傳播規律產生巨 大影響，其初始靜態應力場效應將不能忽略。

目前，在物理爆破模型試驗中，模型的邊界條件大多是自由邊界條件，這對于研究高 圍壓下巖體的爆破理論具有一定的局限性，尤其是在采用爆破加載裝置和光測力學實驗方 法(如動光彈、動焦散等)進行爆破斷裂現象和機理的研究中，采用二維平面模型試件， 試件四周無約束，無法真實再現深部巖體即高地應力下巖石的爆破致裂規律和機理，對爆 破動態應力場中裂紋的擴展規律不能進行科學、全面的分析和研究。

為達到真實模擬地質結構，將初始靜態應力場效應充分考慮到模擬試驗條件中，準確 再現巖體在動態載荷下的致裂過程，特發明了本實驗裝置。

鑒于上述現有實驗裝置的不足，本實用新型的目的在于針對深部巖石的爆破致裂問 題，提供一種與光測力學相結合的可模擬深部地應力和爆破載荷的實驗裝置。

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，包括一個可沿著水平和豎直方 向進行試件應力加載的靜態加載系統，以及用于產生動態載荷的爆破加載裝置；所述靜態 加載系統包括一個豎直放置的底板，在底板一側沿上、下、左、右四個方向分布的四塊推 板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統；所述底板中部開有通孔， 上、左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，下部方向的推板固定在底板上，試件 固定在四塊推板之間；所述爆破加載裝置的加載端通過底板上的通孔從兩側對應加載在試 件中部的炮孔上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

所述供壓系統包括三個氣缸、壓力表、閥門和空氣壓縮機，所述三個氣缸并聯連接， 三個氣缸的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板上；所述壓力表和閥門串聯在空氣 壓縮機與并聯氣缸之間的連接管路上。

所述三個氣缸的并聯支路上還分別連接有分控閥門和分控壓力表。

所述推板與試件接觸的表面設有凹槽，試件邊部卡在凹槽中。

所述推板與試件接觸的表面外側設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸，試件內表面緊 貼在底板上。

所述上、左、右方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓連 接在底板和推板之間。

本實用新型所述的用于深部巖石爆破致裂的光測力學實驗裝置的優點在于：(1)采用 該實驗裝置后，可以改變平面模型試件的邊界條件，對試件施加圍壓，實現了深部巖體地 應力場的模擬；(2)對試件四周圍壓加載過程可進行調控，可以改變水平和縱向各個方向 的壓力值，適用于多種地應力場的模擬；(3)采用卡棱或凹槽對試件進行卡持，保證了卡 持的可靠性和靈活性，同時，還可使爆破載荷在試件平面內產生動態應力場，實現深部巖 石爆破致裂過程的真實再現。(4)該裝置特別適用于光測力學實驗中的動焦散和動光彈等 實驗，為研究深部巖體爆破致裂的規律和機理提供了可靠的實驗設備；(5)整個實驗裝置 結構簡單、操作方便，易于實現和維護。

本實用新型的中心是：以實驗的方式對試件施加圍壓，模擬深部巖石中的地應力，在 試件模型中產生初始靜態應力場，然后通過爆破實驗，并采用光測力學方法對爆破致裂過 程進行觀測，以達到研究深部即高地壓下巖體的爆破斷裂現象和機理，為地質挖掘和爆破 過程提供科學依據。

下面結合附圖1、圖2對本實用新型作進一步的詳細描述：

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，主要包括兩部分：一部分為一 個可沿著水平和豎直方向進行試件應力加載的靜態加載系統；另一部分為用于產生動態載 荷的爆破加載裝置。靜態加載系統用于模擬深部巖石的地應力現象，形成試件的初始靜 態應力場。爆破加載裝置用于試件爆破實驗的加載和控制，使試件產生爆破致裂過 程，以實現對致裂過程的觀測和研究。

靜態加載系統包括一個豎直放置的四方形底板，在底板一側沿上、下、左、右四個 方向分布有四塊推板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統。上、 左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，并可沿底板移動。下部方向的推板固定 在底板上，試件固定在四塊推板之間。

其中，為便于爆破加載裝置的安裝和光測力學實驗裝置的觀測需要，在底板7中部還 開有通孔，通孔的大小可依據試件尺寸和爆破加載裝置及光測力學實驗裝置的大小而 定。由于加載過程中，上、左、右三個方向的推板需要沿底板移動，故在上、左、右三個 方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓一端固定在底板上，另一端穿過通槽后與推板連接，通槽保證了推板移動的同時還會受到螺桿的限 制作用，防止移動方向發生偏轉，而移動到位后，螺栓還可實現推板與底板間的固定連 接。

供壓系統包括三個氣缸6、三個分控閥門4、三個分控壓力表，以及連接在空氣壓縮機 輸出主管路上的總壓力表和總閥門。三個氣缸并聯連接，分控閥門和分控壓力表串 聯成三組后分別對應連接在三個氣缸的并聯支路上，直接顯示和控制支路上的三個氣缸工作，調整壓力的大小。三個氣缸6的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板背部，帶 動此三個方向推板在底板7上移動，從而在試件的平面內形成初始靜態應力場，實現了試 件在水平和豎向方向上地應力的模擬。

爆破加載裝置的加載端通過底板上的通從兩側對應加載在試件中部的炮孔 上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

為進一步提高推板加載試件的可靠性和在爆破過程中的穩定性，在推板與試接觸的表面外側設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸并將試件外部卡持，而試件內表面則緊貼在底板表面上。底板表面與試件表面充分接觸，增加了試件裝卡的 穩定性，同時，卡棱還可使試件的爆破致裂過程在平面內加載。當然，推板上的卡棱還可轉變成推板與試件接觸表面的凹槽設計，試件邊部直接卡在推板側面的凹槽 中，通過凹槽的兩側支撐面使試件卡緊，凹槽的深度可根據需要進行設定。

實驗中，首先選取試件，試件尺寸為300mm*300mm*5mm，在試件中心位置開設炮 孔，炮孔直徑為6mm，并裝填合適量的zy。然后，松開上、左、右方向推板上的螺栓，推 動推板向氣缸一側移動，將試件置于四個方向的推板之間，并且試件背面與底板表 面相接觸。接著，打開三個分控閥門及總閥門，開啟空氣壓縮機，不斷將空氣抽入空氣 儲存罐內，氣壓逐漸上升，缸桿推動上、左、右三個方向的推板移動，結合固定不動的下 方向推板，四個方向的推板利用卡棱將試件卡持，使試件的外圍產生均布圍壓。隨 時注意總壓力表3和分控壓力表上的讀數，壓力區間保持在0?0.8MPa。當讀數達到需要值 時，依次關閉三個分控閥門和總閥門，并同時擰緊推板通槽中的螺栓，使推板與底板 間保持固定連接，保證推板對試件施加的均布力為一恒定值。由于試件邊部卡在推 板的卡棱內，保證了爆破動態加載在平面內進行。再接著，調試爆破加載裝置，使爆 破加載裝置的加載端從兩側對應加載在試件中部的炮孔上，保證試件中炮孔堵塞密 實。而光測力學實驗裝置則通過通孔對準試件，光測力學實驗裝置如：透射式動光彈或 動焦散線等實驗裝置。后，對試件的爆破致裂過程進行觀測和記錄，實驗 完成后，卸載氣缸上的壓力，松開通槽中的螺栓，取下試件即可。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。石杰13273308303微信同步