岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115791460A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211457430.7(22)申请日2022.11.18(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市大学路1号(72)发明人陈大勇黄炳香王茗可邢岳堃李楠金峰郭英李浩泽蔡青旺江续飞(74)专利代理机构北京圣州专利代理事务所(普通合伙)11818专利代理师李春(51)Int.Cl.G01N3/313(2006.01)G01N3/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法(57)摘要本发明公开了岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法，传感器包括基底、漆包线和杜邦线；基底由云母片制作，其形状为同一平面上嵌套设置的若干同心圆环，且圆环间通过连接桥固定；每圈圆环表面均沿环身粘接有一根漆包线，且所有漆包线的两侧端部均引导至主干连接桥上；主干连接桥表面沿桥身粘接有若干杜邦线，杜邦线分别完成漆包线与外部爆速仪之间的电连接；岩石模型制作时，将炮孔预制件和传感器一起封装入岩石模型内部；爆破测试时，通过漆包线间距与断裂时间差计算漆包线间岩石爆破裂纹的扩展速度。本发明采用上述传感器，从岩石模型内部采集到爆破裂纹数据，简单方便且准确率高。CN115791460ACN115791460A权利要求书1/1页1.岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器，其特征在于，包括基底、漆包线和杜邦线；基底由云母片制作，其形状为同一平面上嵌套设置的若干同心圆环，且圆环间通过三条互成120°夹角的连接桥固定；每圈圆环表面均沿环身粘接有一根漆包线，且所有漆包线的两侧端部均引导至主干连接桥上；主干连接桥表面沿桥身粘接有若干杜邦线，杜邦线分别完成漆包线与外部爆速仪之间的电连接。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，漆包线为直径0.1mm的铜丝，且漆包线距圆环内径、外径距离相等。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，基底的相邻圆环的间距相同。4.岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器的测试方法，其特征在于，包括：S1、传感器制作；根据岩石模型尺寸确定传感器的几何尺寸、漆包线环数、漆包线的间距，并完成传感器制作；S2、岩石模型制作；在岩石模型浇注过程中，将炮孔预制件及套设于其上的传感器封装入岩石模型内部，并将炮孔预制件开口与传感器的杜邦线接头引出岩石模具；待岩石模型骨料固化后，拆模得到岩石模型；S3、传感器连接与测试；将传感器的杜邦线与爆速仪电连接，并检查各圈漆包线的电路导通情况；S4、炸药放入与围压设置；在炮孔预制件内填充炸药并堵塞，然后通过围压加载设备对岩石模型施加围压，打开爆速仪；S5、爆破；引爆炸药，通过爆速仪采集漆包线断裂的信号时刻；S6、速度计算；在已知漆包线间距离的情况下，通过计算各个漆包线断裂的信号时刻，从而得到两漆包线间岩石爆破裂纹的扩展速度。5.根据权利要求4所述的岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：在岩石正中央竖向布置炮孔预制件，然后将岩石模型骨料注入岩石模具，直至注入体积达到模具容积的二分之一；平整岩石模型骨料表面，将传感器套入炮孔预制件并平铺在岩石模型骨料表面，同时将杜邦线引出岩石模具；将剩余岩石模型骨料注入岩石模具，直至注满，平整岩石模型骨料表面；待岩石模型骨料充分发挥物理化学反应，将岩石模具去除，得到岩石模型。2CN115791460A说明书1/3页岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法技术领域[0001]本发明涉及工程爆破技术领域，尤其是涉及岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及其测试方法。背景技术[0002]爆破主要应用于矿山、铁路、建筑等工程的土石方开挖。爆破时，岩体内裂纹的产生和扩展,意味着材料整体属性的改变。裂纹扩展是破坏的基本过程,要想研究岩石爆破机理,就必须要研究爆破裂纹扩展规律。爆破裂纹扩展速度作为反映爆破能量大小的参数，是研究岩体爆破、裂纹扩展规律的重要内容，同时也是固体力学(断裂力学)中材料破坏的一个基本参数。[0003]但是，岩体的爆破裂纹是以炮孔为中心向四周扩展，是在岩石材料内部进行的，并且受到围压加载设备的阻隔，使内部爆破裂纹的扩展探测十分困难。目前的爆破裂纹扩展测试技术，如高速摄影、DIC(数字图像相关法)等只对试块的表面裂纹有效，对内部的爆破裂纹扩展无能为力。因此，寻找一种成本低且较为可靠的岩石类材料内部爆破裂纹扩展速度传感器及测试方法十分必要。发明内容[0004]本发明目的在于提供一种新型传感器，在云母片上固定若干圈漆包线，爆破时通过漆包线的断裂时间差测得爆破裂纹扩展速度，从而解决岩石模型内部爆破裂纹扩展探测困难的问题。[00