组合式多功能伺服控制加载相似模拟实验台的制作方法

本实用新型涉及一种组合式多功能伺服控制加载相似模拟实验台，借助于该实验台，除了能够进行不同应力边界条件下，边坡工程开挖、煤层开采等平面相似材料模型非线性控制加载试验研究，还能够进行不同应力边界条件下，隧道工程开挖与支护过程三维效应的非线性控制加载试验研究。

背景技术：

近年来，随着我国经济建设的高速发展，不断涌现出各类高大边坡工程、以及施工难度和安全风险较大的长大隧道工程；此外，地下煤炭资源采出后，浅部采空区上覆岩体产生应力重分布、导致地表产生附加移动和变形，致使地表建（构）筑物沉降、局部开裂、倾斜、直至倒塌等，严重影响和危害着采空区上方建（构）筑物的规划、建设及安全运营。

为解决上述工程建设以及采矿工程实践中的各种具有挑战性难题，改变目前理论研究明显滞后于工程实践的现状，急需研制适应不同工程需求的组合式多功能伺服控制加载相似模拟实验台，以通过室内大量的试验研究，总结和提炼理论成果，更好地指导和服务于各类工程实践。

因此，在不同应力边界条件下，为完成边坡工程开挖、煤层开采等平面相似材料模型试验，以及进行隧道工程开挖与支护过程三维效应的非线性控制加载试验研究，研究设计一种组合式多功能伺服控制加载相似模拟实验台，是进行室内相似模拟试验研究的关键。

技术实现要素：

除了克服目前室内相似模拟试验非线性应力边界加载的不足，还要合理反映隧道工程开挖与支护过程三维效应，本实用新型提供一种组合式多功能伺服控制加载相似模拟实验台，对解决上述问题提供了新的思路和试验设备，具有重要的实用价值。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该实验台主要由结构与功能相同的两套加载装置组合而成，每套加载装置主要由以下部分组成：底座、顶梁和左右侧梁、一套液压伺服控制加载系统和一个相似实验材料充填槽；所述底座上设置有左右侧梁，左右侧梁之间设置有所述相似实验材料充填槽，左右侧梁顶部设置有顶梁，左右侧梁与顶梁间连接采用螺栓加固，所述的液压伺服控制加载系统包括设置在顶梁上的8个独立的第一液压千斤顶和对称布置在左右侧梁上的12个独立的第二液压千斤顶，所述第一、二液压千斤顶分别施加不同的顶部和侧向应力边界条件；在单套加载装置靠近底座的所述相似实验材料充填槽的左右侧梁上，前后对称安装槽钢。

试验过程：

第一步，需在单套或双套加载装置的相似实验材料充填槽内分层铺装相似实验材料。

第二步，相似实验材料风干后，借助单套或双套加载装置顶部及两侧的液压伺服控制加载系统分别施加不同的应力边界条件。

第三步，采用单套加载装置进行边坡工程开挖或煤层开采等平面相似材料模型非线性控制加载试验，或采用双套加载装置进行隧道工程开挖与支护过程三维效应的非线性控制加载试验研究。

本实用新型的有益效果是，借助于该试验台的单套加载装置，能够实现非线性应力边界条件下，边坡工程开挖或煤层开采等平面相似材料模型非线性控制加载试验，或采用双套加载装置，能够实现非线性应力边界条件下，隧道工程开挖与支护过程三维效应的非线性控制加载试验研究。

附图说明

图1是本实用新型的正视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图1中单套加载架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

第一步，在单套加载装置靠近底座1-1的相似实验材料充填槽1-4的左右侧梁1-2上，前后对称安装槽钢1-7，分别上紧固定螺栓1-8后，开始在槽钢1-7与加载架形成的空间内分层铺装相似实验材料至满，然后，沿着左右侧梁1-2自下而上依次加装槽钢和分层铺装相似实验材料以至达到顶梁1-3的下缘。

第二步，待相似材料风干后，根据工程实际，应用布置在单套加载装置顶梁1-3的8个独立液压千斤顶1-5，以及对称布置在左右侧梁1-2的12个独立液压千斤顶1-6，分别施加不同的顶部和侧向应力边界条件（左右测梁与顶梁间连接采用螺栓1-8加固）。

第三步，拆除单套加载装置前面的槽钢，布置变形监测点，应用单套加载装置的液压伺服控制系统，完成边坡工程开挖或煤层开采等平面相似材料模型非线性控制加载试验。

实施例2

第一步，分别在两套加载装置靠近底座1-1的相似实验材料充填槽1-4的左右侧梁1-2上，前后对称安装槽钢1-7，分别上紧固定螺栓1-8后，开始在槽钢1-7与加载架形成的空间内分层铺装相似实验材料至满，然后，沿着左右侧梁1-2自下而上依次加装槽钢和分层铺装相似实验材料以至达到顶梁1-3的下缘。

第二步，待相似材料风干后，分别拆除两套加载装置相对两侧的槽钢后，对接组合两套加载装置。根据工程实际，应用布置在两套加载装置顶梁1-3的16个独立液压千斤顶1-5，以及对称布置在左右侧梁1-2的24个独立液压千斤顶1-6，分别施加不同的顶部和侧向应力边界条件。

第三步，拆除两套加载装置组合后前面的槽钢，布置变形监测点，应用两套加载装置的液压伺服控制系统，完成隧道工程开挖与支护过程三维效应的非线性控制加载试验研究。