用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程领域，具体地说，涉及一种用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台。
【背景技术】
[0002]相似模拟试验可以完成岩土工程和采矿工程中实验室尺度的巷道(或隧道)变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力探测等方面的研究。目前，国内所拥有的相似模拟试验平台有如下特点和缺点:
[0003]1.可使用各种相似模型材料，但试验平台尺寸固定，无法实现多尺度模型的建立和水平载荷的施加；
[0004]2.可实现水平载荷的施加，但试验平台较为开放，只能使用预制石膏板为试验材料，同时试验平台无法实现尺度模型的建立。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台，所要解决的技术问题是:多尺度相似模型的建立；可使用多种相似模型材料；水平载荷的施加；红外成像和高速摄像的同步监测。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]本发明提供一种用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台，包括平台底座、第一侧板、第二侧板和上顶板，第一侧板固定连接在平台底座的一侧，所述第一侧板上设有多个均匀分布水平通孔，所述第一水平压头贯穿套接在所述水平通孔内；第二侧板滑动连接在平台底座上与第一侧板相对的一侧，所述第二侧板上设有多个均匀分布的水平通孔，所述第二水平压头贯穿套接在所述水平通孔内；上顶板套设在第一侧板和第二侧板的上端，所述上顶板与第一侧板可拆卸的滑动连接，所述上顶板与第二侧板可拆卸的滑动连接，所述上顶板上设有多个均匀分布的竖直压头，所述竖直压头与上顶板可拆卸的滑动连接。
[0008]优选的，所述第一侧板上设有两条对称的竖直滑轨，所述竖直滑道设置在第一侧板上且远离第二侧板的一侧；所述上顶板上设有与竖直滑轨位置相对应的两个竖直滑块，所述竖直滑块与上顶板固定连接，所述竖直滑块与竖直滑轨滑动连接，所述滑块沿竖直滑轨做垂直往复运动。
[0009]本优选方案可实现上侧板的垂直往复运动，以此实现相似模型在垂直方向的多尺度建模。
[0010]优选的，所述平台底座的前后两侧各设有一条水平滑轨，所述第二侧板的底部设有与所述水平滑轨位置相对应的两个水平滑块，所述水平滑块与水平滑轨滑动连接，沿水平滑轨做水平往复运动。
[0011]本优选方案可实现右侧板的水平往复运动，以此实现相似模型在水平方向的多尺度建模。
[0012]优选的，所述平台底座上设有前后两条对称的水平滑轨，所述第二侧板的底部的设有前后对称的多个滑轮，所述滑轮与水平滑轨滑动连接，所述滑轮沿水平滑轨做水平往复运动。
[0013]优选的，所述滑轮上设有制动挡片，实现右侧板在做水平运动时能随时控制速度和进尺档位；所述滑轮安装在侧板内部，在底板滑道内滑动，这样右侧板底部就可以和平台底座无缝隙。
[0014]优选的，所述第一水平压头的加压方向与第二水平压头的加压方向相对。
[0015]本优选方案可实现模型的水平载荷施加，模拟岩土工程中断层滑移受水平载荷的影响规律。
[0016]优选的，还包括至少一块前挡板和至少一块后挡板，所述前挡板与第一侧板和第二侧板可拆卸的连接，所述后挡板与第一侧板和第二侧板可拆卸的连接。
[0017]本优选方案可保证相似模型在试验过程中前后侧面的完整性，不至于因模型垮落使得前后侧面破碎。同时，前后挡板还可以对模型起到一定的挤压作用，使得模型前后侧面不至于无约束。
[0018]优选的，所述水平通孔的内壁与所述第一水平压头紧密贴合。
[0019]本优选方案可保证相似模型的侧板的密闭连接，从而实现整个设备的无缝隙连接，能够同时满足沙土等颗粒材料与水混合等现实情况的模拟的需求和石膏等成型板材的模拟的需求。
[0020]优选的，所述第一侧板的前后两个端面上对称设置有多个第一螺栓孔；所述第二侧板的前后两个端面上对称设置有多个第二螺栓孔；所述上顶板的前后两个端面上对称设置有多个第三螺栓孔；所述两个竖直相邻的第二螺栓孔之间的距离等于两个竖直相邻的第三螺栓孔之间的距离。
[0021]本优选方案的上侧板和右侧板可通过不同的螺栓连接，从而实现多尺度建模。
[0022]优选的，还包括与之配套使用的红外摄像机和高速摄像机。
[0023]本优选方案可实现模型在变形过程中能量场、位移场及应力场的同步一体化监测，实现一台模型的多参量数据分析。
[0024]优选的，所述平台底座可通过螺栓固定连接在地面上，从而保证设备的稳定使用。
[0025]本发明的有益效果是:本发明的用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台设计有加装水平加载压头的第一侧板和第二侧板，从而可实现试验平台左右两侧无缝隙，以此可以用沙土等颗粒状材料建立相似模型，并且可以满足沙土等颗粒材料与水混合等现实情况的模拟；此外本发明的第二侧板可以水平滑动、上顶板可以垂直滑动，以此可实现多尺度的相似模型建立。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本发明提供一种用于模拟煤矿覆岩垮落的多尺度相似模拟试验平台，包括平台底座1、第一侧板2、第二侧板3和上顶板4，第一侧板2固定连接在平台底座1的一侧，所述第一侧板2上设有多个均匀分布的水平通孔，所述第一水平压头21贯穿套接在所述水平通孔内；第二侧板3滑动连接在平台底座1上且设置在与第一侧板位置相对的一侧，所述第二侧板3上设有多个均匀分布的水平通孔，所述第二水平压头31贯穿套接在所述水平通孔内；上顶板4套设在第一侧板2和第二侧板3的上端，所述上顶板4与第一侧板2可拆卸的滑动连接，所述上顶板4与第二侧板3可拆卸的滑动连接，所述上顶板4上设有多个均匀分布的竖直压头41，所述竖直压头41与上顶板4可拆卸的滑动连接。
[0030]所述第一侧板2上设有两条对称的竖直滑轨22，所述竖直滑轨22设置在第一侧板2上且远离第二侧板3的一侧；所述上顶板4上设有与竖直滑轨22位置相对应的两个竖直滑块，所述竖直滑块与上顶板4固定连接，所述竖直滑块与竖直滑轨22滑动连接，所述竖直滑块沿竖直滑轨22做垂直往复运动。
[0031]所述平台底座1的前后两侧各设有一条水平滑轨11，所述第二侧板3的底部设有与所述水平滑轨11位置相对应的两个水平滑块，所述水平滑块与水平滑轨11滑动连接，沿水平滑轨11做水平往复运动；所述第一水平压头21的加压方向与第二水平压头31的加压方向相对；还包括至少一块前挡板和至少一块后挡板，所述前挡板与第一侧板和第二侧板可拆卸的连接，所述后挡板与第一侧板和第二侧板可拆卸的连接；所述水平通孔的内壁与所述第一水平压头21紧密贴合。
[0032]所述第一侧板的前后两个端面上对称设置有多个第一螺栓孔23 ;所述第二侧板的前后两个端面上对称设置有多个第二螺栓孔33 ;所述上顶板的前后两个端面上对称设置有多个第三螺栓孔42 ;所述两个竖直相邻的第二螺栓孔33之间的距离等于两个竖直相邻的第三螺栓孔42之间的距离；还包括与之配套使用的红外摄像机和高速摄像机，所述平台底座可通过螺栓固定连接在地