[實(shí)用新型]深部巖體高地應(yīng)力模擬加載裝置及試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320577115.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN203443860U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳萬祥;郭志昆;廖美春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳萬祥
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于相似理論和氣壓正壓加載法原理的深部巖體高地應(yīng)力模擬試驗(yàn)裝置，尤其涉及適用于深部巖體開挖分區(qū)破裂化模擬試驗(yàn)研究的深部巖體高地應(yīng)力模擬加載裝置及試驗(yàn)裝置。?

背景技術(shù)

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，國防建設(shè)不斷發(fā)展，人類在向空中發(fā)展的同時(shí)，地下空間的開發(fā)也不斷地走向深部^[1]。上千米乃至數(shù)千米的礦井、巷道比比皆是，如沈陽采屯礦開采深度為1197m，南非的Anglogold有限公司的西部深井金礦，開礦深度達(dá)3700m^[2]；水電工程引水隧道的埋深，如錦屏電站，最大埋深2600m，南水北調(diào)西線工程，最大埋深1150m^[3]；公路隧道，如穿越阿爾卑斯山伯朗峰圣各達(dá)隧道，埋深2500m^[4]；核廢料的深層地質(zhì)處理深度已達(dá)數(shù)百米乃至上千米，中國高放核廢料處置庫擬建在深度達(dá)700m的花崗巖中^[5]；油氣工程已達(dá)3000~4000m；能源儲(chǔ)存工程達(dá)一千多米，國家戰(zhàn)略能源儲(chǔ)備中大型地下儲(chǔ)氣庫及儲(chǔ)油庫也將在深部地下空間中建造^[6]；為抵御精確制導(dǎo)武器的殺傷破壞作用，很多國防工程，特別是首腦指揮工程都建在深地下，以獲得很高的防護(hù)能力，如美國北美防空司令部和美國航天司令部的地下指揮中心，就位于科羅拉多州普林斯市郊夏延山的600~700m巖層下^[7]等等。?

上述煤礦巷道、冶金礦山、水電站地下廠房、鐵路、公路隧道、地下鐵道及國防工程等深部地下工程的開挖和施工，往往帶來很多難以預(yù)測的問題，如巖爆、瓦斯爆炸、突水、頂板大面積來壓和采空區(qū)失穩(wěn)等一系列災(zāi)害性事故頻頻發(fā)生。為了避免突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人民生命和財(cái)產(chǎn)造成危害，同時(shí)也為了盡量減少重大事故的發(fā)生，必須對(duì)深部巖體在開挖時(shí)引起的特征科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行深入細(xì)致的研究。已有的研究表明，分區(qū)破裂化現(xiàn)象是深部巖體在開挖時(shí)所發(fā)生的主要力學(xué)現(xiàn)象之一。深部巖體具有獨(dú)特的構(gòu)造特性，賦存于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，具有高地應(yīng)力、高溫、高滲透壓等特點(diǎn)，這些構(gòu)造與力學(xué)特性使得深部巖體工程響應(yīng)具有一系列新的特征科學(xué)現(xiàn)象。為了進(jìn)一步揭示深部巖體在開挖時(shí)所發(fā)生的一系列變化規(guī)律，深入研究深部巖體的特征科學(xué)現(xiàn)象顯得尤為重要。?

由于深部工程與淺部工程所處的環(huán)境明顯不同，工程巖體所表現(xiàn)出的基本力學(xué)特性及其工程響應(yīng)也明顯不同。由此造成工程災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理、工程穩(wěn)定性控制及其設(shè)計(jì)理論等方面也有顯著的差異，引發(fā)了諸多與淺部工程完全不同的，亟需解決的深部工程技術(shù)問題，且這些問題無法全部用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論圓滿解釋。由于現(xiàn)場監(jiān)測存在許多難以解決的技術(shù)問題、經(jīng)費(fèi)問題和安全問題，必須利用現(xiàn)有的試驗(yàn)條件在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)深部巖體在高地應(yīng)力條件下的力學(xué)行為展開研究。因此，設(shè)計(jì)一套特殊的試驗(yàn)裝置再現(xiàn)深部巖體的高地應(yīng)力環(huán)境具有重要的理論意義和工程價(jià)值。??

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種能夠再現(xiàn)深部巖體開挖過程中高地應(yīng)力環(huán)境的深部巖體高地應(yīng)力模擬加載裝置及試驗(yàn)裝置。?

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：?

本實(shí)用新型所述的一種深部巖體高地應(yīng)力模擬加載裝置，包括：圓筒，在圓筒上連接有頂蓋，在圓筒的底部設(shè)有鉆孔，在圓筒內(nèi)設(shè)有環(huán)形氣囊，在環(huán)形氣囊上設(shè)有氣囊氣閥，氣囊氣閥的充氣嘴從圓筒內(nèi)部伸至圓筒外部，所述環(huán)形氣囊的外壁貼合在圓筒的內(nèi)壁上，在環(huán)形氣囊內(nèi)設(shè)有氣墊，在氣墊上設(shè)有氣墊氣閥，氣墊氣閥的充氣嘴從頂蓋的內(nèi)側(cè)伸至頂蓋的外側(cè)，所述圓筒與所述頂蓋圍合并構(gòu)成環(huán)形氣囊及氣墊的反力腔。

本實(shí)用新型所述的一種深部巖體高地應(yīng)力模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括：支撐臺(tái)架，在支撐臺(tái)架上設(shè)有模擬加載裝置及鉆孔裝置，所述支撐臺(tái)架包括兩個(gè)相互平行的剛性支架，所述剛性支架包括第一立柱及第二立柱，在第一立柱及第二立柱上設(shè)有橫梁，所述模擬加載裝置設(shè)在橫梁上，?所述模擬加載裝置包括圓筒，在圓筒上連接有頂蓋，在圓筒的底部設(shè)有鉆孔，在圓筒內(nèi)設(shè)有環(huán)形氣囊，在環(huán)形氣囊上設(shè)有氣囊氣閥，氣囊氣閥的充氣嘴從圓筒內(nèi)部伸至圓筒外部，所述環(huán)形氣囊的外壁貼合在圓筒的內(nèi)壁上，在環(huán)形氣囊內(nèi)設(shè)有氣墊，在氣墊上設(shè)有氣墊氣閥，氣墊氣閥的充氣嘴從頂蓋的內(nèi)側(cè)伸至頂蓋的外側(cè)，所述圓筒與所述頂蓋圍合并構(gòu)成環(huán)形氣囊及氣墊的反力腔。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：?