一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及岩土、地质、采矿相似材料模拟实验设备领域，特别涉及一种对相似材料模拟实验模型进行恒压跟踪加载的实验装置。
【背景技术】
[0002]相似材料模拟实验是岩土、地质及采矿工程等学科领域进行科学研究的重要手段之一，主要用来模拟岩土、地质工程现场及矿山现场的覆岩运动规律及岩层在各种人为扰动下的响应和变化现象。现有的相似材料模拟实验台均依靠液压千斤顶及重物加载，实验模型受到破坏后，模型往往会出现弯曲下沉现象，会导致部分液压千斤顶悬空，较难完成跟踪加载，二次加压又较难完成恒压加载；若用若干加载铁块放在模型上面，一是存在安全隐患，二是模型弯曲下沉后铁块随之移动，易造成压力偏载。针对存在的问题，不少学者提出了相应的解决方案。
[0003]已有专利ZL 2007200361005公开了一种地表岩层等载转化的水压加载装置，在实验台内模型上部放上柔性水袋，通过对水袋内水体加压实现重力模拟，但该加压装置对柔性水袋的要求较高，若发生漏水，则模型被破坏；已有专利CN 204177679 U公开了一种气囊式加载相似模拟实验装置，由设在实验台内模型上部放上气囊，再通过气囊加载装置进行加压，该设备同样对气囊的制作质量要求较高，且由于气体的压缩性较好，压缩后再卸压易膨胀，存在一定安全隐患；已有专利CN 104297067 A公开了一种相似模拟材料模拟半柔性加载实验装置及其实验方法，通过采用若干个半柔性加载单元共同组成的加载装置来传递液压油的压力来加载，该装置每个加载单元需一个液压系统，整体较复杂，若模型下沉，则需手动调节加载单元压力来实现恒压加载，工艺较繁琐。
【实用新型内容】
[0004]针对已有相似模拟实验装置及上述相似材料模拟实验加载装置中存在的技术不足，本实用新型提供一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，适用于实验室相似材料模拟实验过程中对实验模型的恒压跟踪加载。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0006]一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，包括底座、立柱、油箱、小油缸、活塞、压柱、橡胶垫板和实验模型；立柱与底座焊接；油箱通过翼板固定在立柱上，小油缸位于油箱下面，活塞与压柱为一体结构，压柱穿有柱鞋，柱鞋下垫有橡胶垫板。
[0007]所述的立柱包括左立柱和右立柱，每个立柱上开设两列螺孔。
[0008]所述的油箱为长方体容器，其长度略小于实验模型长度，宽度与实验模型厚度相当，高度为20cm，油箱两端焊接有翼板，通过螺栓将油箱翼板固定在立柱上，油箱上表面开设有进油孔和出油孔，进油孔与液压系统的输油管路连接。
[0009]所述的小油缸直径10cm，均匀焊接在油箱下表面，油缸间距10cm，内部与油箱连通，小油缸上部有挡边。
[0010]所述的活塞内置于小油缸内，压柱高15cm，压柱截面直径4cm。
[0011]所述的压柱穿有柱鞋，柱鞋为圆台状，上部开设直径为4cm的柱洞，柱鞋下表面直径略小于实验模型厚度。
[0012]所述的柱鞋下面铺设有厚度为2cm的橡胶垫板，垫板压在铺设完成的实验模型上。
[0013]本实用新型的有益技术效果是:
[0014]本实用新型实现了相似材料模拟实验中模型的恒压跟踪加载，制造工艺简单，可进行二维相似材料模拟实验，解决了现有实验装置不能对实验模型进行跟踪恒压加载的问题，还可推广至三维相似材料模拟实验。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的正视图；
[0016]图2为本实用新型的油箱正视图；
[0017]图3为本实用新型的油箱左视图；
[0018]其中，I一底座，2—立柱，3—螺孔，4一实验模型，5—橡胶垫板，6—压柱，7—输油管路，8—翼板，9 一进油孔，10 一小油缸，11 一活塞，12 一柱鞋，13 一油箱，14 一液压油，15 一挡边，16一出油孔，17一螺检。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型提供了一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，为了使本实用新型的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本实用新型进一步详细说明。
[0020]如图1、2、3所示，一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，包括底座、立柱、油箱、小油缸、活塞、压柱、橡胶垫板和实验模型；立柱包括左立柱和右立柱，每个立柱上开设两列螺孔，立柱与底座焊接；油箱为长方体容器，其长度略小于实验模型长度，宽度与实验模型厚度相当，高度为20cm，油箱两端焊接有翼板，通过螺栓将油箱翼板固定在立柱上，油箱上表面开设有进油孔和出油孔，进油孔与液压系统的输油管路连接；小油缸位于油箱下面，直径10cm，均匀焊接在油箱下表面，油缸间距10cm，内部与油箱连通，小油缸上部有挡边；活塞与压柱为一体结构，压柱穿有柱鞋，柱鞋下垫有橡胶垫板；活塞内置于小油缸内，活塞下部压柱高15cm，压柱截面直径4cm;压柱穿有柱鞋，柱鞋为圆台状，上部开设直径为4cm的柱洞，柱鞋下表面直径略小于实验模型厚度；柱鞋下面铺设有厚度为2cm的橡胶垫板，垫板压在铺设完成的实验模型上。
[0021]本实用新型的工作方式及机理是:针对长X宽X高=2000mmX220mmX 1800mm的相似模拟实验台，可设计油箱尺寸为1950mmX 200mmX 200mm，实验模型铺设完成后，铺上橡胶垫板，根据模型高度将油箱固定在立柱上，压柱穿上柱鞋，紧贴橡胶垫板，通过液压系统向油箱内输入液压油，通过恒压伺服系统控制油压满足实验模型所需加载的压力，液压油推动小油缸里的活塞向下运动，将压力通过压柱、柱鞋和橡胶垫板传递给实验模型，由于液体内部的压力处处相等，每个小油缸里活塞所传递的压力均相等，实现了对实验模型的恒压加载；当模型受到采动影响发生弯曲下沉时，下沉范围内的实验模型顶部与压柱分离，失去实验模型支撑反力的活塞在液压油压力作用下继续往下移动，直至与实验模型接触，使得油压与实验模型提供的反力相互平衡，实现跟踪恒压加载。
[0022]应当理解的是，上述针对具体实验步骤的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出改变尺寸、替换、简单组合等多种变形，这些均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:包括底座、立柱、油箱、小油缸、活塞、压柱、橡胶垫板和实验模型；立柱与底座焊接；油箱固定在立柱上，小油缸位于油箱下面，活塞与压柱为一体结构，压柱穿柱鞋，柱鞋下铺设有橡胶垫板。2.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的底座立柱包括左立柱和右立柱，每个立柱上开设两列螺孔。3.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的油箱为长方体容器，其长度略小于实验模型长度，宽度与实验模型厚度相当，高度为20cm,油箱两端焊接有翼板，翼板上有螺孔，通过螺栓将油箱翼板固定在立柱上，油箱上表面开设进油孔和出油孔，与液压系统的输油管路连接。4.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的小油缸直径10cm，均匀焊接在油箱下表面，小油缸间距10cm，内部与油箱连通，小油缸上部有挡边。5.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的活塞内置于小油缸内，与活塞连接的压柱高15cm，压柱截面直径4cm。6.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的压柱穿有柱鞋，柱鞋为圆台状，上部开设直径为4cm的柱洞，柱鞋下表面直径略小于实验模型厚度。7.根据权利要求1所述的一种恒压跟踪加载相似材料模拟实验装置，其特征在于:所述的柱鞋下面铺设有厚度为2cm的橡胶垫板，垫板压在铺设完成的实验模型上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种恒压跟踪加载相似模拟实验装置，特征是包括底座、立柱、油箱、小油缸、活塞、压柱、橡胶垫板和实验模型；立柱包括左立柱和右立柱，每个立柱上开设两列螺孔，底座与两个立柱焊接；油箱为长方体容器，上表面开设进油孔和出油孔，进油孔与液压系统的输油管路连接，两端有翼板，油箱通过翼板固定在立柱上，油箱下表面焊接着若干个均匀排列的小油缸；活塞与压柱为一体结构，活塞内置在油缸内，压柱穿柱鞋，柱鞋下垫有橡胶垫板，橡胶垫板紧贴实验模型顶部；本实用新型实现了相似材料模拟实验中对铺设模型的恒压跟踪加载，工艺简单，适用性强。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN204925085
【申请号】CN201520711996
【发明人】王同旭, 马文强, 张洋, 马秋峰, 葛广州, 曲孔典
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月15日