[發(fā)明專利]一種巖層加卸載破壞研究實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510632910.6
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105181465B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫維吉;秦冰;石占山;胡波
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 馮懿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程及煤礦開采實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種巖層加卸載破壞研究實驗裝置。

背景技術(shù)

巖石單元體的物理力學(xué)特征，是巖土領(lǐng)域問題研究的基礎(chǔ)。為解決巖土工程中遇到的問題，往往需要在實驗室尺度下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)巖石試件的試驗研究，其研究種類及研究設(shè)備較為成熟。但實際地層中，巖石在地層中賦存結(jié)構(gòu)以層狀結(jié)構(gòu)居多。

采用標(biāo)準(zhǔn)巖石實際進(jìn)行實驗室實驗?zāi)軌蚍磻?yīng)地層巖石單元體受力變形特征，但對于板狀結(jié)構(gòu)，其變形破壞不僅受單元體自身物理性質(zhì)的影響，而且其受載力學(xué)邊界及加卸載方式對破壞影響作用較大。因此，迫切需要研制針對板狀結(jié)構(gòu)巖體的加卸載實驗裝置。該實驗裝置應(yīng)該能滿足對板狀巖層施加不同應(yīng)力邊界條件，同時對于加卸載條件可控，可實現(xiàn)整體或分布加載、整體或分布卸載。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種巖層加卸載破壞研究實驗裝置。該實驗裝置可實現(xiàn)單一板狀巖層或組合板狀巖層的不同力學(xué)邊界條件下的加卸載實驗；能夠在限制一維位移的條件下，實現(xiàn)另外的二維加載，盡可能接近于地下巖體受力情況，能夠有效模擬煤層開采后，采空區(qū)底鼓破壞，能夠通過對模型上部部分區(qū)域卸壓，觀察卸壓區(qū)域下部破壞及離層。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種巖層加卸載破壞研究實驗裝置，包括具有前面板的機(jī)架，在機(jī)架內(nèi)的底部設(shè)置有能夠左右滑動的豎直加載系統(tǒng)；在豎直加載系統(tǒng)的右側(cè)機(jī)架內(nèi)設(shè)置有水平加載系統(tǒng)，在豎直加載系統(tǒng)的左側(cè)機(jī)架內(nèi)設(shè)置有左側(cè)水平位移約束板和自適應(yīng)調(diào)高系統(tǒng)；在機(jī)架內(nèi)的上部設(shè)置有頂部豎直位移約束板和部分卸壓系統(tǒng)；

所述豎直加載系統(tǒng)包括上層豎直加載板和下層豎直加載板，在上層豎直加載板與下層豎直加載板之間設(shè)置有豎直加載油缸；在下層豎直加載板右側(cè)的上部設(shè)置有水平加載板導(dǎo)向臺，在下層豎直加載板與機(jī)架之間設(shè)置有滑動系統(tǒng)；

所述水平加載系統(tǒng)包括水平加載板和水平加載油缸，水平加載油缸的一端固定在機(jī)架的右側(cè)，另一端與水平加載板固定連接；所述水平加載板的下端設(shè)置在水平加載板導(dǎo)向臺上，水平加載板的左側(cè)面與上層豎直加載板的右側(cè)面相接觸；

所述左側(cè)水平位移約束板通過自適應(yīng)調(diào)高系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)架內(nèi)，其下表面與上層豎直加載板的上表面相接觸，在左側(cè)水平位移約束板與機(jī)架之間設(shè)置有滑動系統(tǒng)；

所述頂部豎直位移約束板的中部具有通槽，其右側(cè)下表面與水平加載板的上表面相接觸，其左側(cè)面與左側(cè)水平位移約束板的右側(cè)面相接觸；

所述部分卸壓系統(tǒng)包括若干塊卸壓板，每塊卸壓板的頂部分別與一根豎直設(shè)置的螺桿的下端相連接，所述螺桿的上端均穿過機(jī)架的頂部，并通過設(shè)置在機(jī)架頂部內(nèi)、外側(cè)的第三螺母固定；所述卸壓板設(shè)置在頂部豎直位移約束板中部的通槽內(nèi)。

所述自適應(yīng)調(diào)高系統(tǒng)包括調(diào)高螺桿，所述調(diào)高螺桿的下端與左側(cè)水平位移約束板固定連接，其上端穿過機(jī)架的頂部后與第二螺母相連接；在調(diào)高螺桿的中部固定有卡塊，在卡塊與機(jī)架之間的調(diào)高螺桿外設(shè)置有彈簧。

在所述滑動系統(tǒng)與機(jī)架之間設(shè)置有墊板。

所述滑動系統(tǒng)由滾珠和滾珠架組成，所述滾珠活動設(shè)置在滾珠架上。

所述水平加載油缸的油缸底座通過第一螺栓和第一螺母固定于機(jī)架右側(cè)。

所述前面板包括透明的鋼化玻璃，所述鋼化玻璃通過角鋼固定在強化固定架上，所述強化固定架由加強條疊加而成；在強化固定架上設(shè)置有螺栓孔，前面板通過設(shè)置在螺栓孔內(nèi)的螺栓與機(jī)架固定連接。

在所述上層豎直加載板的底部和下層豎直加載板的頂部分別設(shè)置有第一加強條，所述第一加強條呈“井”字形；所述豎直加載油缸設(shè)置為四個，四個豎直加載油缸分別設(shè)置在第一加強條的交叉位置處。

在所述水平加載板的右側(cè)設(shè)置有第二加強條，所述第二加強條呈雙“十”字形；所述水平加載油缸設(shè)置為兩個，兩個水平加載油缸分別通過固定油缸卡塊設(shè)置在第二加強條的交叉位置處。

在所述頂部豎直位移約束板的頂部設(shè)置有第三加強條，所述第三加強條呈“井”字形；在所述卸壓板的頂部設(shè)置有加強塊。

在所述左側(cè)水平位移約束板的左側(cè)設(shè)置有第四加強條，所述第四加強條呈雙“十”字形。

本發(fā)明的有益效果：