一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法

1.本发明涉及隧道和爆破工程领域，尤其是涉及一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法。


背景技术：

2.在山区交通或其他工程建设过程中会涉及到大量隧道建设，而随着钻爆法在山区的隧道工程中的大量使用，人们越来越重视爆破振动对已建隧道的影响破坏。
3.由于该地区修建的隧道通常埋深大，构造应力场发育，高地应力现象普遍存在，是地质工程围岩稳定的重要影响因素，工程岩体的变形破坏模式与其具有十分密切的关系。此外，层状岩体也在隧道建设中屡见不鲜，是地下工程中经常遇到的一种岩体，具有明显的各向异性力学性质，层状节理的结构特性对隧道变形受力产生很大影响，发育的节理裂隙也往往是围岩破坏的控制因素。因此，开展高地应力环境下隧道层状围岩的变形破坏研究尤为重要。现有的冲击破坏的试验装置结构复杂，冲击实验模型单一，不能适应层状岩样的各种姿态，需要制作各种不同的冲击实验设备，以适应层状岩样平面与水平地面不同坡度、冲击块对层状岩样不同坡度朝向破坏（冲击块竖直轴向的不同旋转角度与层状岩样不同坡度）、支撑架不同高度和冲击块种类不同的各种破坏模式，难以采集爆破振动现场的复杂的破坏数据，从而难以有效指导复杂地面隧道的施工和设计。为此我们提出一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法，可以模拟在不同的静力作用下，由不同结构的冲击块、不同支撑架高度、不同冲击块竖直轴向的旋转角度、不同层状岩样坡度所产生的层状岩样的瞬间岩样的破坏数据，以形成不同冲击后的破坏模式，可以为层状围岩爆破开挖工程提供试验基础，预防隧道垮塌等事件的发生。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法，包括支撑架，支撑架包括能够转动的桁架和两个可升降的支柱，支柱上设有转动装置，转动装置上设有千斤顶，支撑架底部设有可转动的模型箱，模型箱夹取层状岩样，支撑架上设有冲击块；两个千斤顶夹取模型箱。
6.优选的方案中，模型箱包括立板，立板两端设有卡槽，立板上设有通孔，立板一侧设有夹板，立板上设有两个转动的夹板。
7.优选的方案中，齿轮箱上设有转动的主齿轮，夹板一侧设有转板，转板一侧第三转轴，转板抵靠在卡槽上，第三转轴抵靠在通孔上，第三转轴一端设有从齿轮，从齿轮与主齿轮啮合，主齿轮上设有第二摇把。
8.优选的方案中，支柱包括中空的固定柱、中空的中柱和顶柱，中柱抵靠在固定柱中滑动，顶柱抵靠在中柱中滑动，顶柱上设有万向球，固定柱上设有横滑槽，固定柱一侧设有
安装板。
9.优选的方案中，固定柱一端设有第一滑轮，固定柱侧壁上第一滑槽，中柱上端设有第二滑轮，中柱下端设有第三滑轮，中柱侧壁上设有第二滑槽，顶柱上端设有第四滑轮，顶柱下端设有卷线杆，第三滑轮抵靠在第一滑槽上滑动，第四滑轮抵靠在第二滑槽上，卷线杆位于在第二滑槽内。
10.优选的方案中，支柱上的钢绳一端与卷线杆连接，钢绳依次缠绕在第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮和第一滑轮，钢绳的另一端从第一滑轮绕出后再次经过第四滑轮与卷扬机连接。
11.优选的方案中，转动装置包括滑块和第二转轴，滑块抵靠在横滑槽上，滑块上设有第一转轴，第一转轴与千斤顶连接，第一转轴一端设有第一齿轮，第二转轴上设有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合，滑块与液压缸的一端连接，液压缸安装在安装板上，千斤顶一端设有顶板。
12.优选的方案中，桁架两端设有弧形槽，万向球抵靠在弧形槽上，层状岩样两侧设有垫片，垫片抵靠在夹板上，冲击块为立方体、圆柱、球体、圆锥或者三棱柱结构。
13.优选的方案中，支柱上设有高速摄影机和红外测速仪，高速摄影机和红外测速仪均与计算机连接，支撑架底部设有发射器，发射器底部设有冲击块，发射器分别与发射控制仪和储气瓶连接，层状岩样上设有应变片和位移计，层状岩样顶部设有激光振动仪和加速度传感器。
14.一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置的使用方法 ，其特征是：包括以下步骤：s1、安装监测装置：安装高速摄影机、红外测速仪、激光振动仪、加速度传感器、应变片和位移计；s2、制备大小尺寸合适的层状岩样，打磨机充分打磨模型箱与层状岩样接触面至光滑，模型箱的夹板上粘贴垫片，将制备好的层状岩样放入模型箱中压实，使层状岩样四周与模型箱充分贴合；s3、选取发射器上冲击块的种类，将冲击块与发射器固定在桁架上，正对岩心，将发射器的气囊与储气瓶相连，通过阀门控制进气量，同时连接发射控制仪，摇动第二摇把，以调节模型箱两个夹板需要的角度，以调节层状岩样与地面的倾斜角度；s4、摇动第一摇把，以调节千斤顶的角度，以使千斤顶的轴线与夹板垂直，及顶板与夹板的水平面平行；s5、驱动液压缸，以使顶板与夹板接触，调节千斤顶压力表，以使顶板施加实验所需要的压力；s6、驱动卷扬机，以调节支柱的高度 ，以调节支撑架的高度；转动桁架，以使桁架相对于两个支柱转动，以调节冲击块竖直轴向的旋转角度；s7、发射器发射冲击块，获取高速摄影机拍摄的接触瞬间岩样的破坏过程图像，同时开启计算机采集岩样应变、振动、变形，冲击铁块接触岩样瞬间速度数据；s8、重复s3~ s7，以获取不同千斤顶压力、不同结构冲击块、不同支撑架高度、不同冲击块竖直轴向的旋转角度、不同层状岩样坡度所产生的层状岩样的瞬间岩样的破坏数据；s9、分析高速摄影机得到的高清摄像资料，整理试验所得数据，观察岩体顶部的变
形破坏情况。
15.本发明的有益效果为：转动第二摇把，以调节模型箱两个夹板需要的角度，以调节层状岩样与地面的倾斜角度，以适应层状岩样与水平地面不同坡度。当模型箱转动一定角度时，驱动第一摇把，以使千斤顶与模型箱转动相同的角度，驱动液压缸，以使千斤顶的顶板与模型箱贴合，以使两侧的千斤顶能够适应不同模型箱转动角度的模型。
16.转动桁架，以使桁架相对于两个支柱转动，以调节冲击块竖直轴向的旋转角度，桁架的转动不同角度配合模型箱转动不同角度，以冲击块对层状岩样不同坡度朝向破坏（冲击块竖直轴向的不同旋转角度与层状岩样不同坡度）。
17.驱动卷扬机，以调节支柱的高度 ，以调节支撑架的高度，以适应所需冲击块不同高度的模型，选取冲击块中立方体、圆柱、球体、圆锥或者三棱柱的不同结构，以适应冲击块与层状岩样不同形式接触模型。调节设置千斤顶上的压力表，以改变作用在层状岩样上的静荷载。
18.通过以上的结构调节与冲击块的选取，以使整体结构适应层状岩样不同形式和姿态、层状岩样不同受力、层状岩样不同接触面受力的各种所需破坏模型，避免制作各种不同的冲击实验设备，整体结构操作简单，调节方便，实用性广，可以为层状围岩爆破开挖工程提供试验基础，预防隧道垮塌等事件的发生。从而有效指导复杂地面隧道的施工和设计，具有较大的推广价值。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；图1是本发明整体结构的示意图；图2是本发明支柱的轴侧视图；图3是本发明支柱的正视图；图4是本发明支柱的俯视图；图5是本发明转动装置的正视图；图6是本发明转动装置的侧视图；图7是本发明模型箱的轴侧视图；图8是本发明模型箱的爆炸视图；图9是本发明模型箱打开齿轮箱的正视示意图；图10是本发明桁架的俯视图；图中：层状岩样1；模型箱2；立板201；卡槽2011；通孔2012；齿轮箱202；夹板203；转板204；第三转轴205；主齿轮206；从齿轮207；第二摇把208；支撑架3；支柱4；固定柱401；第一滑轮4011；第一滑槽4012；横滑槽4013；中柱402；第二滑轮4021；第三滑轮4022；第二滑槽4023；顶柱403；第四滑轮4031；卷线杆4032；底板404；万向球405；安装板406；桁架5；弧形槽501；垫片6；转动装置7；滑块701；第一转轴702；第二转轴703；第一齿轮704；第二齿轮705；液压缸706；第一摇把707；千斤顶8；顶板801；冲击块9；发射器10；发射控制仪11；储气瓶12；高速摄影机13；红外测速仪14；激光振动仪15；加速度传感器16；应变片17；位移计18；计算机19；卷扬机20。
具体实施方式
20.实施例1：如图1-10中，一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法，包括支撑架3，支撑架3包括能够转动的桁架5和两个可升降的支柱4，支柱4上设有转动装置7，转动装置7上设有千斤顶8，支撑架3底部设有可转动的模型箱2，模型箱2夹取层状岩样1，支撑架3上设有冲击块9；两个千斤顶8夹取模型箱2。由此结构，转动第二摇把208，以调节模型箱2两个夹板203需要的角度，以调节层状岩样1与地面的倾斜角度，以适应层状岩样1与水平地面不同坡度。当模型箱2转动一定角度时，驱动第一摇把707，以使千斤顶8与模型箱2转动相同的角度，驱动液压缸706，以使千斤顶8的顶板801与模型箱2贴合，以使两侧的千斤顶8能够适应不同模型箱2转动角度的模型。
21.转动桁架5，以使桁架5相对于两个支柱4转动，以调节冲击块9竖直轴向的旋转角度，桁架5的转动不同角度配合模型箱2转动不同角度，以冲击块9对层状岩样1不同坡度朝向破坏冲击块9竖直轴向的不同旋转角度与层状岩样1不同坡度。
22.驱动卷扬机20，以调节支柱4的高度 ，以调节支撑架3的高度，以适应所需冲击块9不同高度的模型，选取冲击块9中立方体、圆柱、球体、圆锥或者三棱柱的不同结构，以适应冲击块9与层状岩样1不同形式接触模型。调节设置千斤顶8上的压力表，以改变作用在层状岩样1上的静荷载。
23.通过以上的结构调节与冲击块9的选取，以使整体结构适应层状岩样1不同形式和姿态、层状岩样1不同受力、层状岩样1不同接触面受力的各种所需破坏模型，避免制作各种不同的冲击实验设备，整体结构操作简单，调节方便，实用性广，可以为层状围岩爆破开挖工程提供试验基础，预防隧道垮塌等事件的发生。从而有效指导复杂地面隧道的施工和设计。
24.优选的方案中，模型箱2包括立板201，立板201两端设有卡槽2011，立板201上设有通孔2012，立板201一侧设有夹板203，立板201上设有两个转动的夹板203。由此结构，转动第二摇把208，以调节模型箱2两个夹板203需要的角度，以调节层状岩样1与地面的倾斜角度，以适应层状岩样1与水平地面不同坡度。
25.优选的方案中，齿轮箱202上设有转动的主齿轮206，夹板203一侧设有转板204，转板204一侧第三转轴205，转板204抵靠在卡槽2011上，第三转轴205抵靠在通孔2012上，第三转轴205一端设有从齿轮207，从齿轮207与主齿轮206啮合，主齿轮206上设有第二摇把208。由此结构，转动第二摇把208，以使主齿轮206转动，以使两个从齿轮207转动，以使两个夹板203转动。
26.优选的方案中，支柱4包括中空的固定柱401、中空的中柱402和顶柱403，中柱402抵靠在固定柱401中滑动，顶柱403抵靠在中柱402中滑动，顶柱403上设有万向球405，固定柱401上设有横滑槽4013，固定柱401一侧设有安装板406。由此结构，驱动卷扬机20，以调节支柱4的高度 ，以调节支撑架3的高度，以适应所需冲击块9不同高度的模型。
27.优选的方案中，固定柱401一端设有第一滑轮4011，固定柱401侧壁上第一滑槽4012，中柱402上端设有第二滑轮4021，中柱402下端设有第三滑轮4022，中柱402侧壁上设有第二滑槽4023，顶柱403上端设有第四滑轮4031，顶柱403下端设有卷线杆4032，第三滑轮
4022抵靠在第一滑槽4012上滑动，第四滑轮4031抵靠在第二滑槽4023上，卷线杆4032位于在第二滑槽4023内。由此结构，钢绳一端固定在卷线杆4032上，钢绳另一端缠绕在卷扬机20。驱动卷扬机20，以使第四滑轮4031转动，以使第一滑轮4011转动，以使第三滑轮4022转动，以使第二滑轮4021转动，以使第二滑轮4021带动卷线杆4032移动，以使顶柱403在中柱402内上滑，当顶柱403上升到顶端时，第四滑轮4031带动第三滑轮4022转动，以使中柱402在固定柱401内滑动。支柱4下降时，反向驱动卷扬机20，以使支柱4下降。
28.优选的方案中，支柱4上的钢绳一端与卷线杆4032连接，钢绳依次缠绕在第二滑轮4021、第三滑轮4022、第四滑轮4031和第一滑轮4011，钢绳的另一端从第一滑轮4011绕出后再次经过第四滑轮4031与卷扬机20连接。
29.优选的方案中，转动装置7包括滑块701和第二转轴703，滑块701抵靠在横滑槽4013上，滑块701上设有第一转轴702，第一转轴702与千斤顶8连接，第一转轴702一端设有第一齿轮704，第二转轴703上设有第二齿轮705，第二齿轮705与第一齿轮704啮合，滑块701与液压缸706的一端连接，液压缸706安装在安装板406上，千斤顶8一端设有顶板801。由此结构，第二转轴703与支柱4转动连接，驱动第一摇把707，以使第二齿轮705相对支柱4转动，以使第一齿轮704转动，以使千斤顶8转动，以使千斤顶8与模型箱2转动相同的角度。
30.驱动液压缸706，以使千斤顶8的顶板801与模型箱2贴合，以使两侧的千斤顶8能够适应不同模型箱2转动角度的模型。
31.优选的方案中，桁架5两端设有弧形槽501，万向球405抵靠在弧形槽501上，层状岩样1两侧设有垫片6，垫片6抵靠在夹板203上，冲击块9为立方体、圆柱、球体、圆锥或者三棱柱结构。由此结构，转动桁架5，以使桁架5相对于两个支柱4转动，以调节冲击块9竖直轴向的旋转角度，桁架5的转动不同角度配合模型箱2转动不同角度，以冲击块9对层状岩样1不同坡度朝向破坏（冲击块9竖直轴向的不同旋转角度与层状岩样1不同坡度）。
32.垫片6为具有高静摩擦系数的材料，垫片6能够增大层状岩样1与模型箱2之间的摩擦力。
33.冲击块9能够选取不同的结构，以使整体结构适应层状岩样1不同接触面受力的各种所需破坏模型。冲击块9可根据实际情况改变与层状岩样1的接触方式，用以观察在不同接触方式产生的冲击荷载作用下层状岩样1的破坏模式，可大致分为以下几种类型：冲击块9为立方体或者圆柱，接触面为面面接触；冲击块9为球体或者圆柱，接触面为弧面接触；冲击块9为圆锥，接触面为点面接触；冲击块9为三棱柱，接触面为线面接触。
34.优选的方案中，支柱4上设有高速摄影机13和红外测速仪14，高速摄影机13和红外测速仪14均与计算机19连接，支撑架3底部设有发射器10，发射器10底部设有冲击块9，发射器10分别与发射控制仪11和储气瓶12连接，层状岩样1上设有应变片17和位移计18，层状岩样1顶部设有激光振动仪15和加速度传感器16。由此结构，高速摄影机13共两台，分别固定于支撑架3的两边，使镜头对准冲击块9与岩样接触的位置，从而清晰地拍摄到接触瞬间岩样的破坏过程；红外测速仪14固定于支撑架3上，对准冲击块体与岩样接触的位置，用以获取接触瞬间块体的速度值；在岩样顶部布置激光振动仪15与加速度传感器16，在层状岩样1无钢板侧面布置应变片17，在层状岩样1内部均匀布置位移计18。
35.实施例2：结合实施例1进一步说明：一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置的使用方法 ，其特征是：包括以下步骤：安装监测装置：安装高速摄影机13、红外测速仪14、激光振动仪15、加速度传感器16、应变片17和位移计18；将高速摄影机13分别固定于支撑架3的两边，使镜头对准冲击块体与岩样接触的位置；在支撑架3上安装红外测速仪14，同样使镜头对准冲击块体与岩样接触的位置；在岩样顶部布置加速度传感器16与激光振动仪15，在岩样无钢板的前侧面布置应变片17，在层状岩体内部均匀布置位移计18；制备大小尺寸合适的层状岩样1，打磨机充分打磨模型箱2与层状岩样1接触面至光滑，模型箱2的夹板203上粘贴垫片6，将制备好的层状岩样1放入模型箱2中压实，使层状岩样1四周与模型箱2充分贴合；选取发射器10上冲击块9的种类，将冲击块9与发射器10固定在桁架5上，正对岩心，将发射器10的气囊与储气瓶12相连，通过阀门控制进气量，同时连接发射控制仪11，摇动第二摇把208，以调节模型箱2两个夹板203需要的角度，以调节层状岩样1与地面的倾斜角度；摇动第一摇把707，以调节千斤顶8的角度，以使千斤顶8的轴线与夹板203垂直，及顶板801与夹板203的水平面平行；驱动液压缸706，以使顶板801与夹板203接触，调节千斤顶8压力表，以使顶板801施加实验所需要的压力；驱动卷扬机20，以调节支柱4的高度 ，以调节支撑架3的高度；转动桁架5，以使桁架5相对于两个支柱4转动，以调节冲击块9竖直轴向的旋转角度；发射器10发射冲击块9，获取高速摄影机13拍摄的接触瞬间岩样的破坏过程图像，同时开启计算机采集岩样应变、振动、变形，冲击铁块接触岩样瞬间速度数据；重复上述步骤，以获取不同千斤顶8压力、不同结构冲击块9、不同支撑架3高度、不同冲击块9竖直轴向的旋转角度、不同层状岩样1坡度所产生的层状岩样1的瞬间岩样的破坏数据；分析高速摄影机13得到的高清摄像资料，整理试验所得数据，观察岩体顶部的变形破坏情况。
36.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：包括支撑架（3），支撑架（3）包括能够转动的桁架（5）和两个可升降的支柱（4），支柱（4）上设有转动装置（7），转动装置（7）上设有千斤顶（8），支撑架（3）底部设有可转动的模型箱（2），模型箱（2）夹取层状岩样（1），支撑架（3）上设有冲击块（9）；两个千斤顶（8）夹取模型箱（2）。2.根据权利要求1所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：模型箱（2）包括立板（201），立板（201）两端设有卡槽（2011），立板（201）上设有通孔（2012），立板（201）一侧设有夹板（203），立板（201）上设有两个转动的夹板（203）。3.根据权利要求2所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：齿轮箱（202）上设有转动的主齿轮（206），夹板（203）一侧设有转板（204），转板（204）一侧第三转轴（205），转板（204）抵靠在卡槽（2011）上，第三转轴（205）抵靠在通孔（2012）上，第三转轴（205）一端设有从齿轮（207），从齿轮（207）与主齿轮（206）啮合，主齿轮（206）上设有第二摇把（208）。4.根据权利要求1所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：支柱（4）包括中空的固定柱（401）、中空的中柱（402）和顶柱（403），中柱（402）抵靠在固定柱（401）中滑动，顶柱（403）抵靠在中柱（402）中滑动，顶柱（403）上设有万向球（405），固定柱（401）上设有横滑槽（4013），固定柱（401）一侧设有安装板（406）。5.根据权利要求4所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：固定柱（401）一端设有第一滑轮（4011），固定柱（401）侧壁上第一滑槽（4012），中柱（402）上端设有第二滑轮（4021），中柱（402）下端设有第三滑轮（4022），中柱（402）侧壁上设有第二滑槽（4023），顶柱（403）上端设有第四滑轮（4031），顶柱（403）下端设有卷线杆（4032），第三滑轮（4022）抵靠在第一滑槽（4012）上滑动，第四滑轮（4031）抵靠在第二滑槽（4023）上，卷线杆（4032）位于在第二滑槽（4023）内。6.根据权利要求4所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：支柱（4）上的钢绳一端与卷线杆（4032）连接，钢绳依次缠绕在第二滑轮（4021）、第三滑轮（4022）、第四滑轮（4031）和第一滑轮（4011），钢绳的另一端从第一滑轮（4011）绕出后再次经过第四滑轮（4031）与卷扬机（20）连接。7.根据权利要求1所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：转动装置（7）包括滑块（701）和第二转轴（703），滑块（701）抵靠在横滑槽（4013）上，滑块（701）上设有第一转轴（702），第一转轴（702）与千斤顶（8）连接，第一转轴（702）一端设有第一齿轮（704），第二转轴（703）上设有第二齿轮（705），第二齿轮（705）与第一齿轮（704）啮合，滑块（701）与液压缸（706）的一端连接，液压缸（706）安装在安装板（406）上，千斤顶（8）一端设有顶板（801）。8.根据权利要求1所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：桁架（5）两端设有弧形槽（501），万向球（405）抵靠在弧形槽（501）上，层状岩样（1）两侧设有垫片（6），垫片（6）抵靠在夹板（203）上，冲击块（9）为立方体、圆柱、球体、圆锥或者三棱柱结构。9.根据权利要求1所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置，其特征是：支柱（4）上设有高速摄影机（13）和红外测速仪（14），高速摄影机（13）和红外测速仪（14）均与计算机（19）连接，支撑架（3）底部设有发射器（10），发射器（10）底部设有冲击块（9），发射器（10）分
别与发射控制仪（11）和储气瓶（12）连接，层状岩样（1）上设有应变片（17）和位移计（18），层状岩样（1）顶部设有激光振动仪（15）和加速度传感器（16）。10.根据权利要求1~9所述一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置的使用方法 ，其特征是：包括以下步骤：s1、安装监测装置：安装高速摄影机（13）、红外测速仪（14）、激光振动仪（15）、加速度传感器（16）、应变片（17）和位移计（18）；s2、制备大小尺寸合适的层状岩样（1），打磨机充分打磨模型箱（2）与层状岩样（1）接触面至光滑，模型箱（2）的夹板（203）上粘贴垫片（6），将制备好的层状岩样（1）放入模型箱（2）中压实，使层状岩样（1）四周与模型箱（2）充分贴合；s3、选取发射器（10）上冲击块（9）的种类，将冲击块（9）与发射器（10）固定在桁架（5）上，正对岩心，将发射器（10）的气囊与储气瓶（12）相连，通过阀门控制进气量，同时连接发射控制仪（11），摇动第二摇把（208），以调节模型箱（2）两个夹板（203）需要的角度，以调节层状岩样（1）与地面的倾斜角度；s4、摇动第一摇把（707），以调节千斤顶（8）的角度，以使千斤顶（8）的轴线与夹板（203）垂直，及顶板（801）与夹板（203）的水平面平行；s5、驱动液压缸（706），以使顶板（801）与夹板（203）接触，调节千斤顶（8）压力表，以使顶板（801）施加实验所需要的压力；s6、驱动卷扬机（20），以调节支柱（4）的高度 ，以调节支撑架（3）的高度；转动桁架（5），以使桁架（5）相对于两个支柱（4）转动，以调节冲击块（9）竖直轴向的旋转角度；s7、发射器（10）发射冲击块（9），获取高速摄影机（13）拍摄的接触瞬间岩样的破坏过程图像，同时开启计算机采集岩样应变、振动、变形，冲击铁块接触岩样瞬间速度数据；s8、重复s3~ s7，以获取不同千斤顶（8）压力、不同结构冲击块（9）、不同支撑架（3）高度、不同冲击块（9）竖直轴向的旋转角度、不同层状岩样（1）坡度所产生的层状岩样（1）的瞬间岩样的破坏数据；s9、分析高速摄影机（13）得到的高清摄像资料，整理试验所得数据，观察岩体顶部的变形破坏情况。

技术总结
本发明提供一种模拟层状围岩受冲击破坏的试验装置及其使用方法，包括支撑架，支撑架包括能够转动的桁架和两个可升降的支柱，支柱上设有转动装置，转动装置上设有千斤顶，支撑架底部设有可转动的模型箱，模型箱夹取层状岩样，支撑架上设有冲击块；两个千斤顶夹取模型箱。通过以上的结构调节与冲击块的选取，以使整体结构适应层状岩样不同形式和姿态、层状岩样不同受力、层状岩样不同接触面受力的各种所需破坏模型，避免制作各种不同的冲击实验设备，整体结构操作简单，调节方便，实用性广，可以为层状围岩爆破开挖工程提供试验基础，预防隧道垮塌等事件的发生。从而有效指导复杂地面隧道的施工和设计，具有较大的推广价值。具有较大的推广价值。具有较大的推广价值。


技术研发人员：佘伟威 孙建斌 李鹏宇 周泽沛 蒋亚东 徐伟杰 赵晓明 陈国龙 赵东波 蒋楠 余磊 周德志 王正辉 蔡忠伟 李武斌 安艳明 罗思宁 欧阳松 潘东 童世雄 姚建平
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/8