深部复杂应力状态卧式模拟试验台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种深部复杂应力状态卧式模拟试验台，包括用于承载模型的框架式模型台、带有巷道的模型、封盖框架式模型台的上开放口处并可拆卸的高强度钢化玻璃板；框架式模型台包括上开放口，可移动式前、后、左、右侧墙板，及可移动式底板；各侧墙板及可移动式底板可在设定距离内往复移动；模型装载于框架式模型台内，巷道包括圆形巷道、拱形巷道、矩形巷道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型台的上开放口处，巷道开采方向向着框架式模型台的底板处延伸；高强度钢化玻璃板作为实时观察巷道内部变化状态的观察窗。本发明能够更好地表征巷道不同开采深度，以及仿真巷道不同构造应力条件等，特别适用于模拟巷道深部复杂应力状态。
【专利说明】深部复杂应力状态卧式模拟试验台
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于模拟煤矿等矿井的巷道深部应力状态的模拟试验台，尤其是 一种用于模拟巷道深部复杂应力状态的卧式模拟试验台。
【背景技术】
[0002] 现有技术中有一种可以用于模拟煤矿等矿井巷道深部应力状态的采场矿压三维 物理模拟试验台，其包括用于承载模型的框架式模型台、用于使框架式模型台在设定最大 倾斜角度范围内整体倾斜的摆动结构、用于在框架式模型台的开放口方向上对模型施压的 加载装置；框架式模型台包括上开放口，位于前、后、左与右方的侧墙板，及底座板；在底座 板上设置开采口，开采口处设有可拆卸的封堵板条；所设定的最大倾斜角度为30°?45° ; 加载装置施加设定最大压力为800?1000千克。上述框架式模型台，在左侧设置多根左立 柱，在右侧设置同样数量的右立柱，左立柱与右立柱之间位置一一对应，左立柱及右立柱与 框架式模型台固定在一起，在任一对左立柱与右立柱之间设置一横梁，上述加载装置中的 油缸设置在横梁上；对上述一个左立柱而言，该左立柱包括主柱体和柱座，在柱座与主柱体 之间设置左侧液压千斤顶，对上述一个右立柱而言，该右立柱包括主柱体和柱座，主柱体与 柱座之间设置右侧铰接结构；上述摆动结构包括上述左侧液压千斤顶及右侧铰接结构。
[0003] 上述采场矿压三维物理模拟试验台，虽然也能够很好地模拟巷道深部以及大倾角 煤层开采实验；但也存在着以下不足：
[0004] 由于加载设在框架式模型台的开放口处，施力方向由上至下，而开采口则设在底 座板上，开采方向由下至上，施力方向与开采方向大体一致；因此，其不能用于模拟巷道深 部应力较为复杂的状态。诸如：不能很好地表征不同开采深度，以及不能很好地仿真不同构 造应力条件等等。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务在于解决现有技术中采场矿压三维物理模拟试验台存在的技术缺 陷，提供一种用于模拟巷道深部复杂应力状态的卧式模拟试验台。
[0006] 其技术解决方案是：
[0007] -种深部复杂应力状态卧式模拟试验台，包括：
[0008] 用于承载模型的框架式模型台，包括上开放口、可移动式前侧墙板、可移动式后侧 墙板、可移动式左侧墙板、可移动式右侧墙板、及可移动式底板；各相邻两块侧墙板之间通 过在对接部位彼此设置的插头与插槽配合来实现滑动连接，可移动式底板设置在底板支撑 基座上，可移动式底板可向前、后、左、或右侧移动；
[0009] 带有巷道的模型，模型装载于框架式模型台内，巷道包括圆形巷道、拱形巷道、矩 形巷道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型台的上开放口处，巷道开采方向向着框架 式模型台的底板处延伸；
[0010] 封盖框架式模型台的上开放口处并可拆卸的高强度钢化玻璃板，作为实时观察巷 道内部变化状态的观察窗。
[0011] 上述各侧墙板均配置有侧板推动油缸，底板配置有底板推动油缸，各侧板推动油 缸及底板推动油缸接入液压控制系统。
[0012] 上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制相邻侧墙板共同 对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道不同开采深度的应力状态；并 通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部的变化状态。
[0013] 上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制四方侧墙板共同 对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道不同开采深度及构造的应力状 态；并通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部的变化状态。
[0014] 上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制四方侧墙板共同 对模型作出施压动作，来模拟不同开采深度和构造应力条件下巷道变化特征，若巷道变形 程度较小，围岩体内部裂纹或裂隙难以直观显现，则可以依据所需研究的巷道变形角度，并 通过底板施加相应方位剪切力，扩展裂纹或裂隙直至足以直观表征量级；最后通过观察窗 实时观察和/或拍摄由此引起巷道内部的变化状态。
[0015] 本发明具有以下有益技术效果：
[0016] 本发明能够更好地表征巷道不同开采深度，以及仿真巷道不同构造应力条件等， 特别适用于模拟巷道深部复杂应力状态；还能够克服以往因巷道变形程度较小，不易监测 的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作更进一步的说明：
[0018] 图1为本发明一种实施方式的俯视结构原理不意图。
[0019] 图2为图1方式的侧视结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0020] 结合图1与图2,一种深部复杂应力状态卧式模拟试验台，包括用于承载模型的框 架式模型台、带有巷道的模型、封盖框架式模型台的上开放口处并可拆卸的高强度钢化玻 璃板。
[0021] 上述框架式模型台，包括上开放口 1、可移动式前侧墙板2、可移动式后侧墙板3、 可移动式左侧墙板4、可移动式右侧墙板5、及可移动式底板6。各相邻两块侧墙板之间通过 在对接部位彼此设置的插头与插槽配合来实现的滑动连接，用以实现各侧墙板在设定距离 内往复移动。可移动式底板设置在底板支撑基座（未示出）上，可移动式底板可向前、后、 左、或右侧（方位）移动，用以实现其在设定距离内往复移动；用于在围岩体内部裂纹或裂 隙难以直观显现时，可以依据所需研究的巷道变形角度，通过上述底板施加相应方位剪切 力，扩展裂纹或裂隙实现足以直观表征量级。
[0022] 上述模型7装载于框架式模型台内，巷道包括圆形巷道、拱形巷道、矩形巷道或梯 形巷道，巷道的出口朝向框架式模型台的上开放口处，巷道开采方向向着框架式模型台的 底板处延伸。上述模型本身的制备采取或借鉴已有技术即可实现。
[0023] 上述高强度钢化玻璃板（未示出），作为实时观察巷道内部变化状态的观察窗。
[0024] 上述各侧墙板均配置有侧板推动油缸8,底板配置有底板推动油缸9,各侧板推动 油缸及底板推动油缸接入液压控制系统。
[0025] 本发明通过配置相应的控制部件（装置）或信息采集部件（装置），能够开展如下 工作：
[0026] ①上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制相邻侧墙板共 同对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道不同开采深度的应力状态； 并通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部的变化状态。
[0027] ②上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制四方侧墙板共 同对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道不同开采深度及构造的应力 状态；并通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部的变化状态。
[0028] ③上述深部复杂应力状态卧式模拟试验台，通过液压控制系统控制四方侧墙板共 同对模型作出施压动作，来模拟不同开采深度和构造应力条件下巷道变化特征，若巷道变 形程度较小，围岩体内部裂纹或裂隙难以直观显现，则可以依据所需研究的巷道变形角度， 并通过底板施加相应方位剪切力，扩展裂纹或裂隙至足以直观表征量级；最后通过观察窗 实时观察和/或拍摄由此引起巷道内部的变化状态。
[0029] 上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。
[0030] 需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容 易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之 内。
【权利要求】
1. 一种深部复杂应力状态卧式模拟试验台，其特征在于包括： 用于承载模型的框架式模型台，包括上开放口、可移动式前侧墙板、可移动式后侧墙 板、可移动式左侧墙板、可移动式右侧墙板、及可移动式底板；各相邻两块侧墙板之间通过 在对接部位彼此设置的插头与插槽配合来实现滑动连接，可移动式底板设置在底板支撑基 座上，可移动式底板可向前、后、左、或右侧移动； 带有巷道的模型，模型装载于框架式模型台内，巷道包括圆形巷道、拱形巷道、矩形巷 道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型台的上开放口处，巷道开采方向向着框架式模 型台的底板处延伸； 封盖框架式模型台的上开放口处并可拆卸的高强度钢化玻璃板，作为实时观察巷道内 部变化状态的观察窗。
2. 根据权利要求1所述的深部复杂应力状态卧式模拟试验台，其特征在于：上述各侧 墙板均配置有侧板推动油缸，底板配置有底板推动油缸，各侧板推动油缸及底板推动油缸 接入液压控制系统。
3. 根据权利要求1所述的深部复杂应力状态卧式模拟试验台，其特征在于：通过液压 控制系统控制相邻侧墙板共同对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道 不同开采深度的应力状态；并通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部的变化 状态。
4. 根据权利要求1所述的深部复杂应力状态卧式模拟试验台，其特征在于：通过液压 控制系统控制四方侧墙板共同对模型作出施压动作，可分别施加不同大小的力来表征巷道 不同开采深度及构造的应力状态；并通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起的巷道内部 的变化状态。
5. 根据权利要求1所述的深部复杂应力状态卧式模拟试验台，其特征在于：通过液压 控制系统控制四方侧墙板共同对模型作出施压动作，来模拟不同开采深度和构造应力条件 下巷道变化特征，若巷道变形程度较小，围岩体内部裂纹或裂隙难以直观显现，则可以依据 所需研究的巷道变形角度，并通过底板施加相应方位剪切力，扩展裂纹或裂隙直至足以直 观表征量级；最后通过观察窗实时观察和/或拍摄由此引起巷道内部的变化状态。
【文档编号】G01N33/24GK104142387SQ201410334633
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】蒋宇静, 文志杰, 王刚 申请人:山东科技大学