水下静态破岩装置及方法与流程

1.本发明涉及静态破岩技术领域，尤其涉及一种水下静态破岩装置及方法。


背景技术：

2.随着现代工程建设的快速发展，人们开始着眼于水下建筑，但是水下地形复杂，经常会有大型岩石阻碍水下建筑的建设，因此通常需要对大型岩石进行破碎，以消除阻碍。
3.水下破岩多数会采用爆破法，也就是在岩石内设置炸药，利用炸药爆炸瞬间产生的巨大冲击力使岩石破碎，成本低、效率高，但是爆破法振动大、抛掷飞石而且会产生有毒气体，容易造成安全事故，并且生产、运输炸药的过程也存在一定安全隐患，因此，人们开始尝试静态破岩。
4.静态破岩通常是对岩石打孔后，向孔内注入干冰，利用膨胀压力对岩石进行破碎。采用干冰进行破碎时，需要向干冰中加入激发剂才能完成对岩石的破碎，但是破碎完成后通常会残留部分激发剂，对水下环境造成污染。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水下静态破岩装置及方法，以解决爆破法破岩危险系数高，现有的静态破岩方法容易污染环境的技术问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.水下静态破岩装置，用于对岩石进行破碎，所述岩石设置有容置孔，所述水下静态破岩装置设置于所述容置孔中，，包括：
8.固定管组件；
9.第一柔性管，与所述固定管组件一端连接并围设形成冷冻腔；
10.注水管，能够伸入所述冷冻腔中并向所述冷冻腔中注入液态水，当通过所述注水管向所述冷冻腔中注入液态水时，所述第一柔性管能够膨胀并紧贴所述容置孔的孔壁，所述固定管组件能够与所述孔壁卡接以锁定所述第一柔性管；
11.冷冻管路，能够伸入所述冷冻腔中并将所述冷冻腔中的液态水进行冷冻，当所述冷冻腔中的所述液态水被冷冻成固态水时体积变大，能够使所述第一柔性管进一步膨胀并挤压所述孔壁，直至使所述岩石碎裂。
12.作为优选地，所述固定管组件包括连接管、第二柔性管、连接件和固定件，所述第二柔性管两端均连接有所述连接管，所述固定件套设于所述第二柔性管周侧，所述固定件与所述连接件转动连接且与第二柔性管抵接，当所述第二柔性管内充满水时，所述第二柔性管会膨胀并推动所述固定件转动并与所述容置孔的孔壁卡接。
13.作为优选地，所述第二柔性管包括柔性段和两个连接段，所述柔性段两端分别连接有一个连接段，所述连接段与所述连接管螺纹连接，所述固定件与所述连接段连接，所述固定件与所述柔性段抵接。
14.作为优选地，所述容置孔设置有开口，当所述柔性段膨胀时所述固定件朝向所述
开口的方向转动。
15.作为优选地，所述连接管周侧设置有保温层。
16.作为优选地，所述固定管组件还包括密封盖，所述密封盖与远离所述第一柔性管的所述连接管连接，所述密封盖设置有多个开口，所述注水管和所述冷冻管路均通过所述开口伸入所述冷冻腔。
17.作为优选地，还包括排水管和开关阀，所述排水管通过所述密封盖伸入所述冷冻腔中，所述液态水能够通过所述排水管排出，所述开关阀能够选择开启或封闭所述排水管。
18.作为优选地，所述第一柔性管和所述第二柔性管均由橡胶材料制成。
19.作为优选地，所述容置孔包括多个第一孔和多个第二孔，所述第一孔的深度大于所述第二孔的深度，多个所述第一孔沿弧线均匀间隔设置形成第一孔组，多个所述第二孔沿弧线均匀间隔设置形成第二孔组，多个所述第一孔组与多个所述第二孔组间隔交错设置，相邻的所述第一孔组和所述第二孔组中的所述第一孔和所述第二孔交错设置。
20.水下静态破岩方法，采用上述水下静态破岩装置完成，包括：
21.s1、对需要进行破碎的岩石进行钻孔形成容置孔；
22.s2、将水下静态破岩装置插入容置孔；
23.s3、通过注水管向水下静态破岩装置的冷冻腔中注入液态水；
24.s4、当注水管内压力恒定时，保持注水管内的压力不变，此时第一柔性管紧贴容置孔的孔壁，固定管组件与容置孔的孔壁卡接以锁定第一柔性管；
25.s5、通过冷冻管路对液态水进行冷冻，液态水冷冻为固态水体积变大，使第一柔性管进一步膨胀并挤压容置孔的孔壁，直至岩石破碎。
26.有益效果：本发明提供一种水下静态破岩装置，用于对岩石进行破碎，水下静态破岩装置包括固定管组件、第一柔性管、注水管和冷冻管路。水下静态破岩装置设置于岩石上的容置孔中，注水管向冷冻腔中注入液态水，使第一柔性管膨胀并紧贴容置孔的孔壁，同时能够使固定管组件与容置孔的孔壁抵接以固定第一柔性管，避免第一柔性管在注水膨胀过程中脱离容置孔；再通过冷冻管路对液态水进行冷冻，当液态水冷冻为固态水时体积会增大，同样也使第一柔性管进一步地膨胀，由于冷冻前第一柔性管已经紧贴容置孔的孔壁，进一步膨胀后会继续对孔壁进行挤压，直至孔壁开裂，岩石破碎。通过由液态转变为固态体积膨胀的相变产生的体积膨胀力迫使岩石沿弱节理裂隙发生碎裂，过程不会产生任何震动和爆炸，不会产生任何有毒物质，并且，所有的液体会在冷冻腔内保存下来，不与周围环境的水体接触，避免污染环境，即使装置损坏，液态水也不会对环境造成任何污染。
27.本发明还提供一种水下静态破岩方法，采用上述的水下静态破岩装置完成，在对需要破碎的岩石进行钻孔后，将水下静态破岩装置插入容置孔中，注水管向冷冻腔中注入液态水，当注水管内压力维持恒定时保持注水管内压力不变，使第一柔性管膨胀并紧贴容置孔的孔壁，同时使固定管组件与容置孔的孔壁抵接以固定第一柔性管，避免第一柔性管在注水膨胀过程中脱离容置孔；再通过冷冻管路对液态水进行冷冻，当液态水冷冻为固态水时体积会增大，同样也使第一柔性管进一步地膨胀，由于冷冻前第一柔性管已经紧贴容置孔的孔壁，进一步膨胀后会继续对孔壁进行挤压，直至孔壁开裂，岩石破碎。水下静态破岩方法通过由液态转变为固态体积膨胀的相变产生的体积膨胀力迫使岩石沿弱节理裂隙发生碎裂，过程不会产生任何震动和爆炸，不会产生任何有毒物质，并且，所有的液体会在
冷冻腔内保存下来，不与周围环境的水体接触，避免污染环境，即使装置损坏，液态水也不会对环境造成任何污染。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的第一孔和第二孔的深度示意图；
29.图2是本发明实施例提供的第一孔和第二孔的分布示意图；
30.图3是本发明实施例提供的水下静态破岩装置的结构示意图一；
31.图4是本发明实施例提供的水下静态破岩装置的结构示意图二；
32.图5是本发明实施例提供的第二柔性管的正视图；
33.图6是本发明实施例提供的连接件结构示意图；
34.图7是本发明实施例提供的连接件和固定件与孔壁抵接后的配合示意图；
35.图8是本发明实施例提供的固定件通过连接件与第二柔性管连接的配合示意图。
36.图中：
37.100、注水设备；200、制冷设备；301、第一孔；302、第二孔；
38.1、固定管组件；11、连接管；12、第二柔性管；121、柔性段；122、连接段；13、连接件；14、固定件；15、密封盖；
39.2、第一柔性管；
40.3、注水管；
41.4、冷冻管路；
42.5、排水管；
43.6、开关阀。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
45.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
48.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
49.水下破岩多数会采用爆破法，也就是在岩石内设置炸药，利用炸药爆炸瞬间产生的巨大冲击力使岩石破碎，成本低、效率高，但是爆破法振动大、抛掷飞石而且会产生有毒气体，容易造成安全事故，并且生产、运输炸药的过程也存在一定安全隐患，因此，人们开始尝试静态破岩。
50.静态破岩通常是对岩石打孔后，向孔内注入干冰，利用膨胀压力对岩石进行破碎。采用干冰进行破碎时，需要向干冰中加入激发剂才能完成对岩石的破碎，但是破碎完成后通常会残留部分激发剂，对水下环境造成污染。
51.参考图1-图4，本发明提供一种水下静态破岩装置，用于对岩石进行破碎，岩石设置有容置孔，水下静态破岩装置设置于容置孔中，水下静态破岩装置包括固定管组件1、第一柔性管2、注水管3、冷冻管路4、排水管5和开关阀6。当水下静态破岩装置处在岩石孔内时，通过注水管3向水下静态破岩装置内注入液态水，固定管组件1与容置孔的孔壁抵接以固定整个装置，通过冷冻管路4冷冻将液态水冷冻为固态水，使第一柔性管2进一步膨胀以破碎岩石，破碎完成后待固态水液化，打开开关阀6使液态水排出，完成水下静态破岩装置的回收。
52.具体地，容置孔包括多个第一孔301和多个第二孔302，第一孔301的深度大于第二孔302的深度，多个第一孔301沿弧线均匀间隔设置形成第一孔301组，多个第二孔302沿弧线均匀间隔设置形成第二孔组，多个第一孔301组与多个第二孔组间隔交错设置，相邻的第一孔组和第二孔组中的第一孔301和第二孔302交错设置。
53.通过将第一孔301和第二孔302按照上述方式布置，可以避免容置孔深度相同时可能发生的应力抵消的情况，确保使用水下静态破岩装置的破岩效果。其中，相邻容置孔的孔距可以根据实验得出孔距与破碎系数、孔径的经验函数进行设置，当岩石破碎后块径未达到要求尺寸，可以缩小孔距进行调节，若块径要求较高，在破碎完成后可以利用液压锤进行进一步地破碎处理。
54.进一步地，相邻容置孔的孔距不能小于2倍孔径，避免相邻容置孔孔距过小引起孔壁的破损。
55.进一步地，多个容置孔的轴线应保持平行，避免发生串孔现象，防止封孔后无法形成密闭空间，导致破碎效果减弱。
56.水下静态破岩装置中，第一柔性管2与固定管组件1一端连接并围设形成冷冻腔；注水管3能够伸入冷冻腔中并向冷冻腔中注入液态水，当通过注水管3向冷冻腔中注入液态水时，第一柔性管2能够膨胀并紧贴容置孔的孔壁，固定管组件1能够与孔壁卡接以锁定第一柔性管2；冷冻管路4能够伸入冷冻腔中并将冷冻腔中的液态水进行冷冻，当冷冻腔中的液态水被冷冻成固态水时体积变大，能够使第一柔性管2进一步膨胀并挤压孔壁，直至使岩石碎裂。
57.水下静态破岩装置设置于岩石上的容置孔中，注水管3向冷冻腔中注入液态水，使第一柔性管2膨胀并紧贴容置孔的孔壁，同时能够使固定管组件1与容置孔的孔壁抵接以固定第一柔性管2，避免第一柔性管2在注水膨胀过程中脱离容置孔；再通过冷冻管路4对液态
水进行冷冻，当液态水冷冻为固态水时体积会增大，同样也使第一柔性管2进一步地膨胀，由于冷冻前第一柔性管2已经紧贴容置孔的孔壁，进一步膨胀后会继续对孔壁进行挤压，直至孔壁开裂，岩石破碎。通过由液态转变为固态体积膨胀的相变产生的体积膨胀力迫使岩石沿弱节理裂隙发生碎裂，过程不会产生任何震动和爆炸，不会产生任何有毒物质，并且，所有的液体会在冷冻腔内保存下来，不与周围环境的水体接触，避免污染环境，即使装置损坏，液态水也不会对环境造成任何污染。
58.在此对冷冻管路4的具体形状不做限制，在本实施例中冷冻管路4为u型，冷冻管路4和冷冻设备连接，冷冻管路4中冷媒剂能够在吸收液态水热量的同时在冷冻设备内循环释放热量，以完成对液态水的冷冻，u型能够加大冷冻管路4与液态水的接触面积，加强冷冻效果。
59.参考图5-图8，固定管组件1包括连接管11、第二柔性管12、连接件13和固定件14，第二柔性管12两端均连接有连接管11，固定件14套设于第二柔性管12周侧，固定件14与连接件13转动连接且与第二柔性管12抵接，当第二柔性管12充满水时，第二柔性管12会膨胀并推动固定件14转动并与容置孔的孔壁卡接，以固定整个水下静态破岩装置，避免在膨胀过程中水下静态破岩装置从容置孔中脱出。
60.在此对连接管11、第一柔性管2和第二柔性管12的材料不做限制，在本实施例中连接管11由钢材制成，保证连接牢固，第一柔性管2和第二柔性管12由橡胶材料制成，耐磨且能够保证足够的膨胀效果。示例性地，在本实施例中橡胶材料具体为异戊橡胶，耐磨损、耐腐蚀且弹力大，确保膨胀过程能够将膨胀力传递至容置孔的孔壁。
61.具体地，第二柔性管12包括柔性段121和两个连接段122，柔性段121两端分别连接有一个连接段122，连接段122为金属材质，通过专用设备轧制于柔性段121的两端，保证连接段122与柔性段121的连接紧密，通过连接段122与连接管11螺纹连接，确保第二柔性管12能够与连接管11的连接紧密，避免漏水造成膨胀效果不佳。
62.连接件13为分体式结构，两部分的连接件13套设于连接段122，两个部分的连接件13通过螺栓或焊接等手段与连接段122连接，确保连接牢固，避免连接件13沿连接段122的轴向移动，使固定件14能够与孔壁卡接牢固。
63.在此对固定件14的数量不做限制，在本实施例中固定件14设置为六个，六个固定件14绕连接件13的轴线均匀间隔设置，固定件14与连接件13的周侧通过铰接件连接，使固定件14能够与柔性段121抵接，且在柔性段121膨胀时能够被柔性段121推动从而发生转动以卡接在容置孔的孔壁，从而固定水下静态破岩装置。
64.进一步地，容置孔设置有开口，当柔性段121膨胀时固定件14朝向开口的方向转动。因为当第一柔性管2膨胀时会有朝容置孔的开口脱离的趋势，因此，固定件14会有朝向柔性段121转动的趋势，所以固定件14会紧紧抵接于膨胀的柔性段121，使固定件14无法转动至小于容置孔孔径的位置，有效卡接在容置孔的孔壁上。
65.在此对固定件14的尺寸不做限制，应以固定件14被第二柔性管12推动展开后能够与孔壁抵接为标准，确保固定的效果。
66.进一步地，连接管11周侧设置有保温层，能够尽可能的减少冷冻过程中连接管11与外界环境的热量交换，保证冷冻效果。在此对保温层的具体种类不做限制，在本实施例中，保温层为周侧涂有高密度聚乙烯的聚氨酯，能够有效减少能量传递，确保冷冻效果。
67.在此对连接管11和第二柔性管12的数量不做限制，在本实施例中，第二柔性管12设置有三个，对应的连接件13与固定件14也设置有三个，以确保在深孔中的固定效果，相邻的第二柔性管12之间可以共用一个连接管11，在本实施例中连接管11设置有四个，节省制作成本。
68.固定管组件1还包括密封盖15，密封盖15能够保持冷冻腔的密封，确保冷冻效果，密封盖15与远离第一柔性管2的连接管11连接，方便于岩石外的设备连接，密封盖15设置有多个开口，注水管3和冷冻管路4均通过开口伸入冷冻腔。
69.水下静态破岩装置还包括排水管5和开关阀6，排水管5通过密封盖15伸入冷冻腔中，液态水能够通过排水管5排出，开关阀6能够选择开启或封闭排水管5。当碎岩过程完成后，岩石可能并未坍塌，此时若需要回收水下静态破岩装置则需要将固态水液化液态水，再将部分液态水从排水管5中排出，使固定件14能够收回，第一柔性管2能够远离容置孔的孔壁，方便工作人员顺利回收水下静态破岩装置。
70.参考图1-图8，本发明还提供一种水下静态破岩方法，采用上述水下静态破岩装置完成，包括：
71.s1、对需要进行破碎的岩石进行钻孔形成容置孔；
72.s2、将水下静态破岩装置插入容置孔；
73.s3、通过注水管3向水下静态破岩装置的冷冻腔中注入液态水；
74.s4、当注水管3内压力恒定时，保持注水管3内的压力不变，此时第一柔性管2紧贴容置孔的孔壁，固定管组件1与容置孔的孔壁卡接以锁定第一柔性管2；
75.s5、通过冷冻管路4对液态水进行冷冻，液态水冷冻为固态水体积变大，使第一柔性管2进一步膨胀并挤压容置孔的孔壁，直至岩石破碎。
76.在对需要破碎的岩石进行钻孔后，将水下静态破岩装置插入容置孔中，注水管3向冷冻腔中注入液态水，当注水管3内压力维持恒定时保持注水管3内压力不变，使第一柔性管2膨胀并紧贴容置孔的孔壁，同时使固定管组件1与容置孔的孔壁抵接以固定第一柔性管2，避免第一柔性管2在注水膨胀过程中脱离容置孔；再通过冷冻管路4对液态水进行冷冻，当液态水冷冻为固态水时体积会增大，同样也使第一柔性管2进一步地膨胀，由于冷冻前第一柔性管2已经紧贴容置孔的孔壁，进一步膨胀后会继续对孔壁进行挤压，直至孔壁开裂，岩石破碎。水下静态破岩方法通过由液态转变为固态体积膨胀的相变产生的体积膨胀力迫使岩石沿弱节理裂隙发生碎裂，过程不会产生任何震动和爆炸，不会产生任何有毒物质，并且，所有的液体会在冷冻腔内保存下来，不与周围环境的水体接触，避免污染环境，即使装置损坏，液态水也不会对环境造成任何污染。
77.具体地，在s1中包括：
78.s1.1、根据地质水文条件和工程实际情况对岩石钻孔位置、孔距进行确定；
79.s1.2、通过对岩石取样确定岩石破碎系数；
80.s1.3、根据孔距与岩石破碎系数和孔径存在函数关系对布孔进行设计；
81.s1.4、通过钻孔设备对预定钻孔位置进行钻孔形成容置孔。
82.容置孔的分布是决定岩石破碎效果的重要因素之一，具体地，容置孔包括多个第一孔301和多个第二孔302，第一孔301的深度大于第二孔302的深度，多个第一孔301沿弧线均匀间隔设置形成第一孔组，多个第二孔302沿弧线均匀间隔设置形成第二孔组，多个第一
孔组与多个第二孔组间隔交错设置，相邻的第一孔组和第二孔组中的第一孔301和第二孔302交错设置。
83.通过将第一孔301和第二孔302按照上述方式布置，可以避免容置孔深度相同时可能发生的应力抵消的情况，确保使用水下静态破岩装置的破岩效果。其中，相邻容置孔的孔距可以根据实验得出孔距与破碎系数、孔径的经验函数进行设置，当岩石破碎后块径未达到要求尺寸，可以缩小孔距进行调节，若块径要求较高，在破碎完成后可以利用液压锤进行进一步地破碎处理。
84.进一步地，相邻容置孔的孔距不能小于2倍孔径，避免相邻容置孔孔距过小引起孔壁的破损。
85.进一步地，多个容置孔的轴线应保持平行，避免发生串孔现象，防止封孔后无法形成密闭空间，导致破碎效果减弱。
86.在s2中，将水下静态破岩装置插入容置孔的过程中，应避免注水管3和冷冻管路4的弯折，避免影响冷冻效果。
87.具体地,在s3中包括：
88.s3.1、将注水管3与注水设备100连接；
89.s3.2、通过开关阀6使排水管5关闭；
90.s3.2、开启注水设备100，向冷冻内注入液态水。
91.在此对注水设备100的具体种类不做限制，在本实施例中注水设备100为高压水泵，确保冷冻腔能够充满足够压力的液态水，保证后续冷冻挤压效果。
92.具体地，在s4中，通过压力表观察注水管3中的压力值，当注水管3内的压力不变时，证明冷冻腔内的液态水已经达到饱和，此时第二柔性管12膨胀并推动固定件14转动，固定件14转动后与容置孔的孔壁卡接以固定第一柔性管2，避免膨胀的第一柔性管2从容置孔中脱出，膨胀的第一柔性管2会充满容置孔并紧贴容置孔的孔壁，确保后续冷冻碎岩的效果。
93.具体地，s5包括：
94.s5.1、将冷冻管路4与冷冻设备连接；
95.s5.2、开启冷冻设备；
96.s5.3、当液态水被冷冻为固态水时体积变大，第一柔性管2进一步膨胀并挤压容置孔的孔壁，直至岩石破碎。
97.在此对冷冻设备不做限制，在本实施例中冷冻设备为氨-盐水循环制冷设备200，由冷媒剂(盐水)吸收冷冻腔内液态水的热量，冷媒剂能够通过冷冻管路4循环至制冷设备200中，并把吸收的热量传递给制冷剂(液氨)，经压缩做工后，制冷剂会将吸收的热量传递给冷却水，冷却水将热量散发至空气中，如此循环往复完成对液态水的冷冻。
98.当液态水凝固成固态水时，固态水的体积约为液态水的1.1倍，由于之前第一柔性管2已经由于充满液态水而紧贴容置孔的孔壁，孔壁受到膨胀力作用会沿着岩石的弱节理裂隙延伸，增大微裂隙至岩石破碎。同时由于相邻排孔深的不同增加膨胀力形成相邻排钻孔形成受力差异。
99.在s5之后还包括：
100.s6、使固态水液化为液态水，并通过排水管5排出。
101.具体地，在s6中包括：
102.s6.1、关闭制冷设备200使固态水液化为液态水；
103.s6.2、打开排水阀，并使排水管5与抽水泵连接，抽出部分冷冻腔内的液态水；
104.s6.3、当第一柔性管2和第二柔性管12恢复原状时，对水下静态破岩装置进行回收。
105.由于之前第一柔性管2和第二柔性管12充满了液态水，在固态水液化呈液态水后，仍然难以将水下静态破岩装置从容置孔中取出回收，因此需要通过排水管5排出一部分水，使第一柔性管2和第二柔性管12中压力降低恢复原状，方便施工人员对水下破碎装置进行回收。
106.进一步地，在s6之后还包括：
107.s7、利用液压锤锤击碎石，进行细化处理；
108.s8、通过抓斗或绞吸设备对碎石进行清理。
109.如果工程对碎石块径有较高的要求，则需要通过液压锤锤击碎石，使碎石进一步细化，最后通过抓斗或绞吸设备对碎石进行清理，完成一次完整的碎石工程。
110.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.水下静态破岩装置，用于对岩石进行破碎，所述岩石设置有容置孔，所述水下静态破岩装置设置于所述容置孔中，其特征在于，包括：固定管组件(1)；第一柔性管(2)，与所述固定管组件(1)一端连接并围设形成冷冻腔；注水管(3)，能够伸入所述冷冻腔中并向所述冷冻腔中注入液态水，当通过所述注水管(3)向所述冷冻腔中注入液态水时，所述第一柔性管(2)能够膨胀并紧贴所述容置孔的孔壁，所述固定管组件(1)能够与所述孔壁卡接以锁定所述第一柔性管(2)；冷冻管路(4)，能够伸入所述冷冻腔中并将所述冷冻腔中的液态水进行冷冻，当所述冷冻腔中的所述液态水被冷冻成固态水时体积变大，能够使所述第一柔性管(2)进一步膨胀并挤压所述孔壁，直至使所述岩石碎裂。2.根据权利要求1所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述固定管组件(1)包括连接管(11)、第二柔性管(12)、连接件(13)和固定件(14)，所述第二柔性管(12)两端均连接有所述连接管(11)，所述固定件(14)套设于所述第二柔性管(12)周侧，所述固定件(14)与所述连接件(13)转动连接且与第二柔性管(12)抵接，当所述第二柔性管(12)内充满水时，所述第二柔性管(12)会膨胀并推动所述固定件(14)转动直至与所述容置孔的孔壁卡接。3.根据权利要求2所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述第二柔性管(12)包括柔性段(121)和两个连接段(122)，所述柔性段(121)两端分别连接有一个连接段(122)，所述连接段(122)与所述连接管(11)螺纹连接，所述固定件(14)与所述连接段(122)连接，所述固定件(14)与所述柔性段(121)抵接。4.根据权利要求3所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述容置孔设置有开口，当所述柔性段(121)膨胀时所述固定件(14)朝向所述开口的方向转动。5.根据权利要求2所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述连接管(11)周侧设置有保温层。6.根据权利要求2所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述固定管组件(1)还包括密封盖(15)，所述密封盖(15)与远离所述第一柔性管(2)的所述连接管(11)连接，所述密封盖(15)设置有多个开口，所述注水管(3)和所述冷冻管路(4)均通过所述开口伸入所述冷冻腔。7.根据权利要求6所述的水下静态破岩装置，其特征在于，还包括排水管(5)和开关阀(6)，所述排水管(5)通过所述密封盖(15)伸入所述冷冻腔中，所述液态水能够通过所述排水管(5)排出，所述开关阀(6)能够选择开启或封闭所述排水管(5)。8.根据权利要求2所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述第一柔性管(2)和所述第二柔性管(12)均由橡胶材料制成。9.根据权利要求1所述的水下静态破岩装置，其特征在于，所述容置孔包括多个第一孔(301)和多个第二孔(302)，所述第一孔(301)的深度大于所述第二孔(302)的深度，多个所述第一孔(301)沿弧线均匀间隔设置形成第一孔组，多个所述第二孔(302)沿弧线均匀间隔设置形成第二孔组，多个所述第一孔组与多个所述第二孔组间隔交错设置，相邻的所述第一孔组和所述第二孔组中的所述第一孔(301)和所述第二孔(302)交错设置。10.水下静态破岩方法，采用权利要求1-9任一项所述水下静态破岩装置完成，其特征在于，包括：
s1、对需要进行破碎的岩石进行钻孔形成容置孔；s2、将水下静态破岩装置插入容置孔；s3、通过注水管(3)向水下静态破岩装置的冷冻腔中注入液态水；s4、当注水管(3)内压力恒定时，保持注水管(3)内的压力不变，此时第一柔性管(2)紧贴容置孔的孔壁，固定管组件(1)与容置孔的孔壁卡接以锁定第一柔性管(2)；s5、通过冷冻管路(4)对液态水进行冷冻，液态水冷冻为固态水体积变大，使第一柔性管(2)进一步膨胀并挤压容置孔的孔壁，直至岩石破碎。

技术总结
本发明属于静态破岩技术领域，公开了一种水下静态破岩装置及方法，用于对岩石进行破碎，岩石设置有容置孔，水下静态破岩装置设置于容置孔中。水下静态破岩装置包括固定管组件、第一柔性管、注水管和冷冻管路。第一柔性管与固定管组件一端连接并围设形成冷冻腔；注水管能够伸入冷冻腔中并向冷冻腔中注入液态水，当通过注水管向冷冻腔中注入液态水时，第一柔性管能够膨胀并紧贴容置孔的孔壁，固定管组件能够与孔壁卡接以锁定第一柔性管；冷冻管路能够伸入冷冻腔中并将冷冻腔中的液态水进行冷冻，当冷冻腔中的液态水被冷冻成固态水时体积变大，能够使第一柔性管进一步膨胀并挤压孔壁，直至使岩石碎裂，不会产生任何震动、爆炸和有毒物质，安全环保。安全环保。安全环保。


技术研发人员：谢康 金鹏 尹纪富 梁鑫 王费新 洪国军 周忠玮 刘功勋 陆寅松
受保护的技术使用者：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/13