专利名称：小比例巷道相似模拟实验测试装置的制作方法
技术领域：
小比例巷道相似模拟实验测试装置技术领域[0001]本实用新型属于实验设备技术领域，具体涉及到用于岩土、地质、矿山等相似模拟实验设备。
背景技术：
[0002]相似模拟实验是岩土、地质、矿山等领域进行科学实验研究的主要技术手段之一。 基于相似模拟理论和不同的研究目的，通过对岩层、巷(隧)道等相关研究内容的相似模拟，得出有关的技术指标和参数，从而对以上领域的设计和生产实践提供科学的依据。[0003]根据科学研究和现场实际的需要通过不同比例进行相似模拟实验。相似模拟实验的关键之一是需要特定的实验测试装置。现有的相似模拟实验，对于围岩受压，特别是工作面顶板载荷监测，已经有矿山相似模拟实验装置可实现对其上覆岩层顶板载荷的监测，但小比例相似模拟实验中对巷道引起变形及受载的模拟与监测难度较大，还未见相关报道。 相似模拟实验中巷道的破坏所造成的力要求有极精确的测定。如果不能精确的在相似模拟实验中对巷道的力学性能参数进行测定，及时得到相应的参数数据，那么模拟结果对实际的巷道、隧道、硐室支护将失去定量指导意义。[0004]小比例巷道相似模拟实验要基于大范围宏观的开采导致巷道的变形破坏特征，模型宜采用小比例方能模拟较大的采动范围。小比例模型中的实验巷道支护和测定较为困难。因此要满足小比例相似模拟实验中所要求的巷道各种力学参数的精确测量难度较大。发明内容[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述技术的不足，提供一种设计合理、 结构简单、操作方便、测力准确、模拟实验逼真、实用的小比例巷道相似模拟实验测试装置。[0006]解决上述问题所采用的技术方案是在橡胶囊体两端左设置有左挡块、右端设置有右挡块，右挡块上横向加工有孔，安装在充气管上的三通管、进气阀通过充气管与橡胶囊体和空气压缩机相联通，三通管上设置有压力表，左挡块前侧面设置表面贴接有横向应变片的横向弹簧片、上表面设置表面贴接有竖向应变片的竖向弹簧片，横向应变片和竖向应变片通过屏蔽电缆与静态电阻应变仪相连，右挡块上设置的零部件与左挡块相同。[0007]本实用新型的橡胶囊体的形状为圆柱体或正方体或长方体。[0008]本实用新型的圆柱体的橡胶囊体的外直径为20 50mm。[0009]本实用新型的橡胶囊体的上表面低于左挡块和右挡块上表面5 10mm。[0010]本实用新型采用给橡胶囊体内充气，使橡胶囊体鼓胀顶起模拟岩层，以实现对巷道的支护，通过压力表读出当前巷道所受压力，根据测试原件在巷道的位置得出巷道在此方向的压力，得出巷道水平和垂直压力，为研究小比例巷道受采动影响而引起的变形破坏机理提供新的测试技术，为研究巷道的最优支护决策提供科学的依据，对岩土、地质、矿山等相关领域的理论研究与工程实践具有一定的指导意义。本实用新型具有设计合理、结构简单、操作方便、测力准确、模拟实验逼真等优点，可用于小比例巷道相似模拟实验。3
[0011]图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0012]
以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。[0013]实施例1[0014]在图1中，本实施例的小比例巷道相似模拟实验测试装置由左挡块1、竖向弹性片 2、竖向应变片3、横向弹簧片4、横向应变片5、橡胶囊体6、右挡块7、压力表8、三通管9、进气阀10、充气管11、空气压缩机12、屏蔽电缆13、静态电阻应变仪14联接构成。[0015]本实施例的橡胶囊体6的形状为圆柱体，橡胶囊体6的外径为30mm，橡胶囊体1内充满气体。橡胶囊体6左端安装有左挡块1、右端安装有右挡块7，左挡块1和右挡块7的形状为长方体，橡胶囊体6的上表面低于左挡块1和右挡块7上表面8mm，右挡块7的横向中心位置加工有孔，充气管11的左端穿过右挡块7上的孔安装在橡胶囊体6右短部，充气管11与橡胶囊体6内相联通，充气管11上通过螺纹联接有三通管9，三通管9上通过螺纹联接有压力表8，压力表8用于指示充入橡胶囊体6内气体的压力，充气管11上通过螺纹联接安装有进气阀10，进气阀10通过充气管11与空气压缩机12相联通，空气压缩机12与电源接通后可向橡胶囊体6内充气，本实施例的空气压缩机12也可采用压缩空气瓶。左挡块 1前侧面上加工有横向应变片槽b，横向应变片槽b内用螺纹紧固联接件固定联接安装有横向弹簧片4，横向弹簧片4上用胶粘接有横向应变片5，横向应变片5用于感受左挡块1水平方向所承受的压力，左挡块1的上表面加工有竖向应变片槽a，竖纵向应变片槽a内用螺纹紧固联接件固定联接安装有竖向弹簧片2，竖向弹簧片2上用胶粘接有竖向应变片3，竖向应变片3用于感受左挡块1垂直方向上所承受的压力。横向应变片5和竖向应变片3通过屏蔽电缆13与静态电阻应变仪14相连，横向应变片5将感受到左挡块1的水平方向压力信号转换成电信号输出到静态电阻应变仪14，竖向应变片3将感受到左挡块1的垂直向压力信号转换成电信号输出到静态电阻应变仪14，静态电阻应变仪14显示出左挡块1所承受水平方向的压力和垂直方向的压力。安装在橡胶囊体6右端的右挡块7的零部件以及零部件的联接关系与左挡块1完全相同，工作原理完全相同。[0016]实施例2[0017]本实施例的橡胶囊体6的形状为圆柱体，橡胶囊体6的外径为20mm，橡胶囊体1内充满气体。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。[0018]实施例3[0019]本实施例的橡胶囊体6的形状为圆柱体，橡胶囊体6的外径为50mm，橡胶囊体1内充满气体。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。[0020]实施例4[0021]本实施例的橡胶囊体6的形状为正方体，橡胶囊体6的上表面低于左挡块1和右挡块7上表面5mm。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。[0022]实施例5[0023]本实施例的橡胶囊体6的形状为长方正方体，橡胶囊体6的上表面低于左挡块1 和右挡块7上表面10mm。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。[0024]本实用新型的原理和操作方法如下[0025]在相似模拟实验模型中开挖与橡胶囊体6几何形状相同的巷道，左挡块1和右挡块7置于橡胶囊体6左、右侧，将本实用新型嵌入已开挖好的巷道中，横向应变片5和竖向应变片3与静态变阻仪14相连接，橡胶囊体6与压力表8联通，橡胶囊体6内充气，使橡胶囊体6与巷道充分接触，左挡块1和右挡块7上表面的竖向弹性片2与巷道的顶板接触，左挡块1和右挡块7前侧面的横向弹簧片4与巷道的侧壁接触。在进行相似模拟实验过程中，随着工作面的推进巷道整体受力可以由压力表读出，在采动过程中，巷道顶板和侧壁受力由横纵向静态电阻应变仪14读出，测试出巷道围岩压力的数据。
权利要求1.一种小比例巷道相似模拟实验测试装置，其特征在于在橡胶囊体(6)两端左设置有左挡块(1)、右端设置有右挡块(7)，右挡块(7)上横向加工有孔，安装在充气管(11)上的三通管(9)、进气阀(10)通过充气管(11)与橡胶囊体(6)和空气压缩机(1 相联通，三通管(9)上设置有压力表(8)，左挡块(1)前侧面设置表面贴接有横向应变片( 的横向弹簧片G)、上表面设置表面贴接有竖向应变片(3)的竖向弹簧片O)，横向应变片( 和竖向应变片(3)通过屏蔽电缆(13)与静态电阻应变仪(14)相连，右挡块(7)上设置的零部件与左挡块(1)相同。
2.按照权利要求1所述的小比例巷道相似模拟实验测试装置，其特征在于所述的橡胶囊体(6)的形状为圆柱体或正方体或长方体。
3.按照权利要求2所述的小比例巷道相似模拟实验测试装置，其特征在于所述的圆柱体橡胶囊体(6)的外直径为20 50mm。
4.根据权利要求1所述的小比例巷道相似模拟实验测试装置，其特征在于所述的橡胶囊体(6)的上表面低于左挡块(1)和右挡块(7)上表面5 10mm。
专利摘要一种小比例巷道相似模拟实验测试装置，在橡胶囊体两端左设置有左挡块、右端设置有右挡块，右挡块上横向加工有孔，安装在充气管上的三通管、进气阀通过充气管与橡胶囊体和空气压缩机相联通，三通管上设置有压力表，左挡块前侧面设置表面贴接有横向应变片的横向弹簧片、上表面设置表面贴接有竖向应变片的竖向弹簧片，横向应变片和竖向应变片通过屏蔽电缆与静态电阻应变仪相连，右挡块上设置的零部件与左挡块相同。本实用新型具有设计合理、结构简单、操作方便、测力准确、模拟实验逼真等优点，可用于小比例巷道相似模拟实验。
文档编号G01L1/22GK202255708SQ20112037012
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者李尚明, 杜强, 王之宇, 苏普正, 贠东风 申请人:西安科技大学