一种巷道围岩破坏物理模拟试验装置以及系统的制作方法

本发明涉及巷道围岩破坏物理模拟试验技术领域，尤其是涉及一种巷道围岩破坏物理模拟试验装置以及系统。

背景技术

目前，地下开采是矿产资源来源的主要途径，在长期大强度的开采中，浅部矿产资源储量逐渐减少，开采的井深越来越大。随着采矿开采深度的增加，高地压和高水压矿井破碎岩体巷道发生灾害越来越多。在高地应力条件下，深部洞室围岩的结构、力学特性和工程响应出现了一系列新的特征和现象，已成为岩土力学与工程领域研究的热点问题。模型试验具有其独特的优越性，在国内外岩土与采矿工程界得到广泛应用，成为开展地下工程研究的必要手段。

相关技术中，实验室巷道围岩破坏物理模拟试验台的加载方式为将实验模型放置在试验框架上，然后在模型的六个表面分别设置液压千斤顶给模型加载。但是，这种传统模拟真三轴加载的方法，存在如下缺点：第一、由于千斤顶的活塞杆面积较小，模型的尺寸不能比千斤顶活塞杆面积大太多，否则作用在模型表面距离活塞杆较远位置点的应力将不在均匀，所以这就在很大程度上限制了模型的尺寸不能过大。第二、由于试件与千斤顶活塞杆直接接触，在二者之间存在着很大的摩擦力，形成了影响实验结果的边界效应，从而导致实验结果不准确。

相关技术中，也有一种液压膜式加载系统，这种系统在加载模块的充液凹槽上方覆盖一层橡胶片，通过密封压条将橡胶片固定在凹槽外边缘上，从而将凹槽中的油液盖住。但是，在实验过程中，由于该结构设计的缺陷,存在严重的漏液情况,稳定性较差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种巷道围岩破坏物理模拟试验装置以及系统，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种巷道围岩破坏物理模拟试验装置，其包括：加载装置和柔性膜袋；

所述加载装置具有用于放置试件的箱式加载空间；

所述柔性膜袋分别设置于所述加载装置的内表面，所述柔性膜袋允许油液注入至自身内部的压腔，所述压腔至少具有一用于与试件相接触的柔性面。

作为一种进一步的技术方案，所述加载装置的各个面上均设置有注油孔，所述注油孔用于与其对应的所述柔性膜袋的压腔密封地连通。

作为一种进一步的技术方案，所述加载装置包括：加压座和设置于所述加压座的加压盖；

所述加压座的相对两侧具有安装位；

所述上加压盖可拆卸地设置于所述加载座的顶部或底部。

作为一种进一步的技术方案，所述加压座的外围表面均匀布置有多个方格状的槽框结构。

作为一种进一步的技术方案，所述加压盖的外围表面均匀布置有多个方格状的槽框结构。

作为一种进一步的技术方案，该巷道围岩破坏物理模拟试验装置包括：支撑架，所述加载装置可转动地架设于所述支撑架上。

作为一种进一步的技术方案，所述加载装置的内表面设置有固定槽，所述柔性膜袋设置于所述固定槽内。

作为一种进一步的技术方案，所述柔性膜袋与所述固定槽之间通过粘性件粘性连接。

作为一种进一步的技术方案，所述柔性膜袋与所述固定槽之间通过磁性件磁性连接。

第二方面，本发明还提供一种巷道围岩破坏物理模拟试验系统，其包括：泵输装置以及所述的巷道围岩破坏物理模拟试验装置，所述泵输装置控制向所述柔性膜袋的压腔内注入油液。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明可以有效的克服原有技术的缺陷，消除加载系统与试件之间的摩擦力，消除实验过程中产生的边界效应。而且本发明整体装置的稳定性高，有效避免漏液的情况。同时,该装置结构设计巧妙实用，制造成本低，利于推广与应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的加载装置的加压座的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的加载装置的加压座的侧视图；

图3为本发明实施例提供的加载装置的加压盖的俯视图；

图4为本发明提供的巷道围岩破坏物理模拟试验装置的结构示意图。

图标：1-加压座；2-安装位；3-柔性膜袋；4-槽框结构；5-支撑架；6-加压盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

结合图1至图4所示,本实施例提供一种巷道围岩破坏物理模拟试验装置，其包括：加载装置和柔性膜袋3；所述加载装置具有用于放置试件的箱式加载空间(可以理解的是，该箱式加载空间可以为立方体形状)；所述柔性膜袋3分别设置于所述加载装置的内表面(具体设置方式并不局限)，所述柔性膜袋3允许油液注入至自身内部的压腔(相比之前的技术，该柔性膜袋3具有独立的压腔，这样可以有效避免漏液的情况)，当然，所述压腔至少具有一用于与试件相接触的柔性面(优选的，该柔性膜袋3自身均为柔性材料制成，例如：橡胶材质，此外，也可以部分由柔性材料制成，此处不再限制其具体形式)。该巷道围岩破坏物理模拟试验装置可以有效的克服原有技术的缺陷，消除实验过程中产生的边界效应。而且设备的稳定性高，有效避免漏液的情况。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述加载装置的各个面均设置有注油孔，所述注油孔用于与其对应的所述柔性膜袋3的压腔密封地连通。当然，具体形式也可以有多种形式，例如：该所述柔性膜袋3可以对应注油孔的位置设置有进口，该进口可以与一个注油管一体连接或者密封分体连接，当然该注油管穿过注油孔后与液压泵连接即可。

本实施例中，所述加载装置包括：加压座1和设置于所述加压座1的加压盖6(上加压盖和下加压盖)；所述加压座1的相对两侧具有安装位2(用于与支撑架5的铰接轴连接)；所述上加压盖可拆卸地设置于所述加载座的顶部；所述下加压盖可拆卸地设置于所述加载座的底部。值得说明的是，这里提及的“可拆卸”需要装配后两者具有一定的承载力，例如：可以为插接、销轴连接、螺栓连接等等。

本实施例中，所述加压座1的外围表面均匀布置有多个方格状的槽框结构4。对应的，所述上加压盖和下加压盖的外围表面均匀布置有多个方格状的槽框结构4，既能增加整体结构的稳定性，又能节省材料。

本实施例中，该巷道围岩破坏物理模拟试验装置包括：支撑架5，所述加载装置可转动地架设于所述支撑架5上。

本实施例中，所述加载装置的内表面设置有固定槽，所述柔性膜袋3设置于所述固定槽内。当然，所述加载装置对应六个面的内表面分别设置有用于固定柔性膜袋3的固定槽。

其中，所述柔性膜袋3与所述固定槽之间通过粘性件粘性连接。对于粘性件而言，该粘性件为双面胶或者其他具有粘性的部件。

此外，所述柔性膜袋3与所述固定槽之间还可以通过磁性件磁性连接。对于磁性件而言，该磁性件包括：金属涂层以及磁性涂层；该金属涂层以及磁性涂层之中任意一者设置于所述柔性膜袋3上，另一者设置于所述固定槽的内表面。

再者，所述柔性膜袋3也可以在边缘部位设置有滑动部，可保证柔性膜袋3可滑动地插入该固定槽中。

可见，上述柔性膜袋3的固定方式可根据实际需要灵活设置。

本实施例中，该装置结构简单，制造费用低，不仅可作为加载装置而且可以作为实验模型的制作模具，便于实验模型的制作，可带来明显的经济效益。

下面对本发明中实验模型的制作进行说明：

根据一定的相似配比，把煤矿实际的上覆岩层情况转化为实验室相似的模型配比。在箱式加载空间内，根据比例将预先配好的模拟煤层的浆液按实际角度注入空腔内，其余部分注入相应岩层的相似材料。通过这样的方法制作实验模型可以模拟不同倾角的煤层情况，也为不同倾角煤层的研究提供了有效的试验方法与加载方式。

综上，本实施例提供的巷道围岩破坏物理模拟试验装置可以有效的克服原有技术的缺陷，消除加载系统与试件之间的摩擦力，消除实验过程中产生的边界效应。而且该装置的稳定性高，有效避免漏液的情况。该装置结构设计巧妙实用，制造成本低，利于推广与应用。

实施例二

本实施例还提供一种巷道围岩破坏物理模拟试验系统，其包括：泵输装置以及上述巷道围岩破坏物理模拟试验装置，所述泵输装置控制向所述柔性膜袋3的压腔内注入油液。油压可通过泵输装置的控制系统进行控制。对于其他结构已在上述实施例一中详细描述，相同的内容不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。