(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221091945 5.8 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 夏开文　余裕超　徐颖　姚伟　 吴帮标　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 徐健 (51)Int.Cl. G01N 3/313(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装 置与实验方法 (57)摘要 本发明公开了一种平面应力下隧洞群钻爆 法开挖实验装置与实验 方法， 采取双轴加压机的 X轴向压头和Y轴向压头对试样进行挤压， 所述试 样包括： 弹性承载板， 所述弹性承载板的中央设 有通孔； 破坏实验体， 所述破坏实验体包括从外 至内依次设置的围岩模型、 待开挖隧洞模型以及 金属爆炸丝； 所述围岩模型的外侧壁与所述通孔 的内腔壁固定连接； 所述金属爆炸丝的两端分别 与电爆炸设备的正负两极电连接。 本发明可实现 二维空间内隧洞群钻爆法开挖模拟测试的技术 效果。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115290474 A 2022.11.04 CN 115290474 A 1.一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置， 采取双轴加压机的X轴向压头(2)和Y 轴向压头(3)对试样(1)进行挤压， 其特 征在于， 所述试样(1)包括： 弹性承载板(1 1)， 所述弹性承载板(1 1)的中央设有通 孔； 破坏实验体(12)， 所述破坏实验体(12)包括从外至内依次设置的围岩模型(121)、 待开 挖隧洞模型(122)以及金属爆炸丝(123)； 所述围岩模型(121)的外侧壁与所述通孔的内腔 壁固定连接； 所述金属爆炸 丝(123)的两端分别与电爆炸设备的正负两极电连接 。 2.根据权利要求1所述的一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置， 其特征在于， 所 述试样(1)为具有嵌套结构的方形板， 包括弹性承 载板(11)以及破坏实验体(12)两部分； 所 述围岩模型(121)与所述待开挖隧洞模型(122)之间设有柔性薄膜(124)， 且所述柔性薄膜 (124)上设有压力传感器并与PC端电连接 。 3.一种隧洞群钻爆法开挖实验方法， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑5任一项所述的平面 应力下隧洞群钻爆法开挖实验 装置实现， 包括以下步骤： S1、 在围岩模型(121)的表面喷一层哑光白漆， 之后在白漆处布置 散斑图案； S2、 将实验装置放置在双轴加压机内， 通过双轴加压机的X轴向压头(2)和Y轴向压头 (3)对弹性承载板(1 1)挤压； 并使其达 到目标地应力水平并在该应力水平下维持3 0‑40min； S3、 在挤压过程 中压力传感器将柔性薄膜(124)的压力信息绘制数字传递至PC端， 进行 柔性薄膜(124)平 面监测； 通过数字图像相关方法(DIC)分析所述高速摄像机拍摄围岩模 型 (121)表面的变化情况。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290474 A 2一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装 置与实验方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 地下工程开挖实验技术领域， 更具体地说是涉及一种平面应力下隧洞 群钻爆法开挖实验 装置与实验方法。 背景技术 [0002]钻爆法开挖 对于隧洞(尤其是深埋隧洞)围岩造成的扰动以及损伤是不可忽视的。 在钻爆法开挖过程中围岩易发生围岩大变形、 流变， 进而诱发 隧洞围岩结构失稳、 坍塌、 层 裂和岩爆等工程地质灾害， 严重制约了深埋隧洞工程的安全建设和运行。 近年来国内外开 展了诸多实验、 理论以及数值研究以探究钻爆法开挖条件下隧洞围岩的破坏机制， 这其中 理论和数值模拟方法存在诸多理想化的假设， 如计算边界的设置等。 因此主流的研究仍以 实验为主。 [0003]目前钻爆法开挖相关实验方法的专利多是基于三轴试验机 ， 如： 专利 CN108535126A、 CN109187237A以及CN109490107A等， 或者双轴试验机， 如专利 CN111380760A。 借助电爆炸设备是模拟隧洞爆破开挖的主流选择， 如： 专利CN109187237A， CN111380 760A， CN114280102A， CN111380 760A， CN2 09764622U， CN10949 0107A等。 研究表明将 长大隧洞工程的开挖等效为平面应力问题是较为合理的， 故借助双轴实验机开展物理模型 实验是十 分可行的。 然而， 实验时的边界效应往往也十 分复杂， 且对于目前开展物理模型试 实验时需要建立较大尺寸的物理模型。 [0004]因此， 如何提供一种可对孔洞窄空间进行测试、 二维空间内隧洞群钻爆法开挖模 拟的平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置与实验方法是本领域亟需解决的技术问题之 一。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明提供了一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置与实验方 法。 目的就是为了解决上述之不足而提供。 [0006]为解决上述 技术问题， 本发明采取了如下技 术方案： [0007]一种平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置， 采取双轴加压机的X轴向压头和Y轴 向压头对试样进行挤压， 所述试样包括： 弹性承载板， 所述弹性承载板的中央设有通孔； 破 坏实验体， 所述破坏实验体包括从外至内依 次设置的围岩模型、 待开挖隧洞模型以及金属 爆炸丝； 所述围岩模型 的外侧壁与所述通孔的内腔壁固定连接； 所述金属爆炸丝的两端分 别与电爆炸设备的正负两极电连接 。 [0008]优选地， 所述试样为具有嵌套结构的方形板， 包括弹性承载板以及破坏实验体两 部分； 所述围岩模型与所述待开挖隧洞模型之间设有柔性薄膜， 且所述柔性薄膜上设有压 力传感器并与PC端电连接 。 [0009]一种隧洞群钻爆法开挖实验方法， 所述的平面应力下隧洞群钻爆法开挖实验装置 实现， 包括以下步骤：说　明　书 1/3 页 3 CN 115290474 A 3