深部围岩地冲击扰动作用的模拟试验技术

为模拟深部高围压硐室结构在爆炸地冲击扰动作用下的长持时加载过程，开展了模拟装置的调试和试验工作。分析了爆炸作用下，远场扰动应力波的主参量，并采用量纲分析获得了满足相似定律的仪器参数指标。利用模拟试验装置，分析探讨了气室压力、电磁阀开启时间、活塞速度、水压以及整形材料等因素对冲击波形、正压时间、升压时间和峰值的影响规律。结果表明，整形材料的刚度越低，应力波形的正压时间及升压时间越长，峰值相对越低；活塞撞击速度越高，应力峰值越高，但是正压时间及波形无明显变化。通过控制电磁阀开闭时间和气室气体压力值，可以控制活塞撞击的速度。通过改变整形材料和活塞撞击速度，实现了正压时间在3.5～5.0 ms之间的调整、升压时间在0.9～2.5 ms之间的调整，峰值在4～8 MPa之间的调整，调整后输出的压力波形可有效模拟深部围岩中远区爆炸应力波。采用有机玻璃复合结构作为试件，验证了装置在模拟深部围岩地冲击扰动作用的可行性及可靠性。上述研究证明了装置可为室内试验提供参数可控的爆炸地冲击扰动，丰富了深部地质力学试验系统模拟爆炸扰动的研究。