竖直位移约束板19的顶部设置有第三加强条20，所述第三加强条20呈“井”字形，“井”字形的中间部分开有通槽。
[0037]所述部分卸压系统24包括若干块卸压板23，本实施例采用六块卸压板23，每块卸压板23的长X宽为15cmX 5cm，六块卸压板23可不同时刻分别卸载。每个卸压板23的顶部中心部位分别与一根竖直设置的螺杆22的下端相连接，所述螺杆22的上端均穿过机架I的顶部，并通过设置在机架I顶部内、外侧的第三螺母39固定；机架I内侧的第三螺母39可以约束六个单独卸压板23向上移动，实现对模型顶部竖直位移的约束，机架I外侧的第三螺母39可以调节六个单独卸压板23的位置，保证卸压前与顶部竖直位移约束板19呈一整体平面，形成一整体的平面板，固定调节好位置，具有一定的抗压能力，卸载时，调节内侧第三螺母和外侧第三螺母即可实现卸压；所述卸压板23设置在顶部竖直位移约束板19中部的通槽内；在所述卸压板23的顶部设置有加强块21用来提高强度。
[0038]所述自适应调高系统25由两组调高螺杆28、第二螺母26、弹簧29和卡块30组成，调高螺杆28，所述调高螺杆28的下端与左侧水平位移约束板31固定连接，其上端穿过机架I的顶部后与第二螺母26相连接；在调高螺杆28的中部固定有卡块30，在卡块30与机架I之间的调高螺杆28外设置有弹簧29。自适应调高系统25通过压缩弹簧29，根据底部竖直加载系统3的竖直加载板6的上升而使左侧水平位移约束板31向上调整。
[0039]在所述滑动系统与机架I之间设置有垫板2，用于支撑上方各系统，垫板2采用厚度为2cm的钢板，滑动系统可产生滚动滑动，自动调节竖直加载系统3和水平加载系统10的加载板的相互位置。所述滑动系统由滚珠4和滚珠架5组成，滚珠4采用钢珠，滚珠架5采用钢珠架，所述滚珠4活动设置在滚珠架5上；滚珠4和滚珠架5的宽度与其底部垫板2一致，长度比底部垫板2稍短，两端分别留有空隙，为后期滚动滑动留有距离。
[0040]两个水平加载油缸13并排固定于油缸底座15，油缸底座15通过第一螺栓16和第一螺母17固定于机架I右侧。
[0041]所述前面板33用于限制非加载方向的位移，其包括厚度为2cm的透明钢化玻璃34，作为本发明实验装置的观测面板，可以对岩板离层破坏现象进行实时观测，以实现可视化，钢化玻璃34的尺寸长度与机架1“凹”槽内部水平宽度一致，为25cm，可以嵌入；所述钢化玻璃34通过角钢35固定在强化固定架36上，所述强化固定架36由加强条叠加而成，其中水平并排分布三条，与机架I长度一致，外侧另外竖直并排分布四条，中间两条搭接机架I的上部与下部，两边两条与水平的三条相交并搭接机架I的左、右两边；强化固定架36与钢化玻璃34之间垫有与加强条宽度一致的软垫板，软垫板可采用胶垫，用于保护钢化玻璃34使其均匀受力。在强化固定架36上设置有螺栓孔37，前面板33通过设置在螺栓孔37内的螺栓与机架I固定连接。
[0042]在所述第二螺母26与机架I之间设置有第二垫片27，在所述第三螺母39与机架I之间设置有第三垫片38，在所述第一螺母17与机架I之间设置有第一垫片18。
[0043]本发明的实验装置主体由Q235钢制成，可以对尺寸为500mmX300mmX 150mm的单一或组合模拟岩板进行整体加卸载、整体加载局部卸荷实验研究。在实验过程中，岩板模型的后方由机架I约束，前方由前面板33约束其位移。
[0044]下面结合【附图说明】本发明的一次使用过程:
[0045]如图1?图8所示，首先，将实验准备工作做好，在机架I内放入垫板2和滑动系统，将压制好的岩板模型放在竖直加载系统3的上层竖直加载板上表面；调整好六个单独卸压板23的位置，使其与顶部竖直位移约束板19保持在同一个平面内。
[0046]将水平加载板11的下端置于水平加载板导向台9之上，用第一螺栓16和第一螺母17固定好水平加载系统10。
[0047]竖直加载系统3施加压力，竖直加载油缸8的活塞杆伸出，上层竖直加载板上升，使岩板模型顶部与顶部竖直位移约束板19接触；左侧水平位移约束板31随着上层竖直加载板的上升而上升，达到预定加载应力时，固定第二螺母26。
[0048]水平加载系统10施加压力，水平加载油缸13的活塞杆伸出，水平加载板11向左伸出，推动岩板模型和竖直加载系统3向左滑动，使左侧水平位移约束板31与左侧滑动系统紧紧相贴。
[0049]将前面板33组装好安装于机架I前部，用螺栓拧紧固定。
[0050]竖直加载系统3和水平加载系统10继续施加指定压力，岩板模型被压缩。
[0051]最后，处于受压状态的岩板模型顶部的单独卸压板23可根据需要而卸载，卸压方法为:拧动机架I内侧的第三螺母39使第三螺母39向下移动，这时机架I内侧的第三垫片38与机架I顶部之间的距离加大，实现卸压；拧紧机架I外侧的第三螺母39使部分卸压系统24整体向上提升，从而卸载，观察岩板模型的破坏状态。
[0052]通过前面板33观察岩板模型卸压出现离层，在卸压区域观察破坏程度。
[0053]最后由破坏程度监测设备探测卸压过程中岩板模型破坏情况，将所有采集的数据进行处理，得出相应结论。
[0054]实验结束后，旋出第二螺母26，通过自适应调高系统25使左侧水平位移约束板31复位。
[0055]尽管以上所述对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述【具体实施方式】，上述【具体实施方式】仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示。
【主权项】
1.一种岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于包括具有前面板的机架，在机架内的底部设置有能够左右滑动的竖直加载系统；在竖直加载系统的右侧机架内设置有水平加载系统，在竖直加载系统的左侧机架内设置有左侧水平位移约束板和自适应调高系统；在机架内的上部设置有顶部竖直位移约束板和部分卸压系统； 所述竖直加载系统包括上层竖直加载板和下层竖直加载板，在上层竖直加载板与下层竖直加载板之间设置有竖直加载油缸；在下层竖直加载板右侧的上部设置有水平加载板导向台，在下层竖直加载板与机架之间设置有滑动系统； 所述水平加载系统包括水平加载板和水平加载油缸，水平加载油缸的一端固定在机架的右侧，另一端与水平加载板固定连接；所述水平加载板的下端设置在水平加载板导向台上，水平加载板的左侧面与上层竖直加载板的右侧面相接触； 所述左侧水平位移约束板通过自适应调高系统设置在机架内，其下表面与上层竖直加载板的上表面相接触，在左侧水平位移约束板与机架之间设置有滑动系统； 所述顶部竖直位移约束板的中部具有通槽，其右侧下表面与水平加载板的上表面相接触，其左侧面与左侧水平位移约束板的右侧面相接触； 所述部分卸压系统包括若干块卸压板，每块卸压板的顶部分别与一根竖直设置的螺杆的下端相连接，所述螺杆的上端均穿过机架的顶部，并通过设置在机架顶部内、外侧的第三螺母固定；所述卸压板设置在顶部竖直位移约束板中部的通槽内。2.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于所述自适应调高系统包括调高螺杆，所述调高螺杆的下端与左侧水平位移约束板固定连接，其上端穿过机架的顶部后与第二螺母相连接；在调高螺杆的中部固定有卡块，在卡块与机架之间的调高螺杆外设置有弹簧。3.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于在所述滑动系统与机架之间设置有垫板。4.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于所述滑动系统由滚珠和滚珠架组成，所述滚珠活动设置在滚珠架上。5.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于所述水平加载油缸的油缸底座通过第一螺栓和第一螺母固定于机架右侧。6.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于所述前面板包括透明的钢化玻璃，所述钢化玻璃通过角钢固定在强化固定架上，所述强化固定架由加强条叠加而成；在强化固定架上设置有螺栓孔，前面板通过设置在螺栓孔内的螺栓与机架固定连接。7.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于在所述上层竖直加载板的底部和下层竖直加载板的顶部分别设置有第一加强条，所述第一加强条呈“井”字形；所述竖直加载油缸设置为四个，四个竖直加载油缸分别设置在第一加强条的交叉位置处。8.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于在所述水平加载板的右侧设置有第二加强条，所述第二加强条呈双“十”字形；所述水平加载油缸设置为两个，两个水平加载油缸分别通过固定油缸卡块设置在第二加强条的交叉位置处。9.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于在所述顶部竖直位移约束板的顶部设置有第三加强条，所述第三加强条呈“井”字形；在所述卸压板的顶部设置有加强块。10.根据权利要求1所述的岩层加卸载破坏研究实验装置，其特征在于在所述左侧水平位移约束板的左侧设置有第四加强条，所述第四加强条呈双“十”字形。
【专利摘要】一种岩层加卸载破坏研究实验装置，属于岩土工程及煤矿开采实验技术领域。本发明包括具有前面板的机架，在机架内的底部设置有能够左右滑动的竖直加载系统；在竖直加载系统的右侧机架内设置有水平加载系统，在竖直加载系统的左侧机架内设置有左侧水平位移约束板和自适应调高系统；在机架内的上部设置有顶部竖直位移约束板和部分卸压系统；在下层竖直加载板右侧上部设置有水平加载板导向台；水平加载板下端设置在水平加载板导向台上，水平加载板左侧面与上层竖直加载板右侧面相接触；左侧水平位移约束板下表面与上层竖直加载板上表面相接触；顶部竖直位移约束板右侧下表面与水平加载板上表面相接触，其左侧面与左侧水平位移约束板的右侧面相接触。
【IPC分类】G01N3/10
【公开号】CN105181465
【申请号】CN201510632910
【发明人】孙维吉, 秦冰, 石占山, 胡波
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月29日