两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置及实验方法与流程

文档序号:12449213阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,它包括外框架(1),外框架(1)底部设有固定脚架(26),其特征是外框架(1)内部安装有支撑体(2)和垂直液压缸(3),支撑体(2)上部放置升降内框架(4),升降内框架(4)在底部垂直液压缸(3)和侧面位于外框架(1)框体中的导向块(27)的作用下沿外框架(1)内侧上下运动,升降内框架(4)内部安装有工作台(5),工作台(5)上放置模型加载箱(6),垂直液压缸(3)通过工作台(5)对模型加载箱(6)施加垂直方向的载荷,模拟竖直方向原岩应力和采动应力,升降内框架(4)两侧安装有能随动的水平液压缸(8),水平液压缸(8)通过压块(12)对模型加载箱(6)施加水平方向的载荷,模拟水平方向原岩应力;外框架(1)顶部安装有开口盖板(14),开口盖板(14)底部连接有压板(13),立柱(15)穿过开口盖板(14)安装在压板(13)上,压板(13)中部开有供冲击锤头(30)穿过并对模型加载箱(6)施加冲击力的孔口(21);立柱(15)内侧安装有导轨(16),顶部安装有滑轮(20),钢丝绳(19)穿过滑轮(20)连接爪钩(18),爪钩(18)抓紧冲击锤机构,冲击锤机构通过导向轮(17)在导轨(16)上作快速冲击运动和返回运动。

2.根据权利要求1所述的两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,其特征是所述水平液压缸(8)的前端安装有推板(10),推板(10)抵紧导向柱(11),导向柱(11)与模型加载箱(6)前端的压块(12)相连。

3.根据权利要求1所述的两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,其特征是所述模型加载箱(6)内放置巷道模型(7),巷道模型(7)顶部放置砧板(22),巷道模型(7)前、后均安装有挡板(29),巷道模型(7)分为顶板(23)、煤体(24)、底板(25),煤体(24)内开掘有巷道(9);所述模型加载箱(6)左右两侧壁板上开有监测孔(34)。

4.根据权利要求1所述的两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,其特征是所述冲击锤机构包含锤头(30)、锤体(31)、砝码(32)、螺栓(33),砝码(32)通过螺栓(33)固定在锤体(31)上。

5.根据权利要求1所述的两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,其特征是所述钢丝绳(19)连接有电动提升机(28)。

6.根据权利要求1所述的两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验装置,其特征是所述挡板(29)为透明亚克力板;所述挡板(29)设有与巷道(9)同样形状的孔。

7.一种两向静态及冲击动态加载的巷道模型实验方法,其特征是它包括以下步骤:

首先:将挡板(29)前后安装在模型加载箱(6)上;

其次,根据物理模型相似比原则配置相似材料,将材料铺设在模型加载箱(6)内,依次铺设底板(25)、煤体(24)、顶板(23),制作巷道模型(7),在巷道模型(7)顶部放置砧板(22);

第三,将模型加载箱(6)吊装放置在工作台(5)上;

第四,垂直液压缸(3)伸出,带动升降内框架(4)向上运动,砧板(22)抵紧压板(13),实现巷道模型(7)竖直方向的静态加载,模拟竖直方向原岩应力;

第五,水平液压缸(8)伸出,带动推板(10)抵紧模型加载箱(6)上的导向柱(11),导向柱(11)带动压块(12)对模型施加水平方向的静态加载,模拟水平方向原岩应力;

第六,在保持水平和垂直加载的前提下,开掘巷道(9),并根据实验要求决定是否进行支护;

第七,开掘巷道(9)结束后,增大液压缸(3)的输出力,对巷道模型(7)在竖直方向上继续施加静态加载,模拟采动应力;

第八,利用电动提升机(28)卷起钢丝绳(19),利用带动爪钩(18)拉动冲击锤机构向上运动;

第九、爪钩(18)释放冲击锤机构,冲击锤机构的前端锤头(30)穿过压板(13)中部的孔口(21),击打在砧板(22)上,对巷道模型(7)顶部施加冲击载荷,模拟顶板破断产生的动载。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征是所述的巷道模型(7)内安装有监测用应变块。

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