[實(shí)用新型]一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測(cè)巖層移動(dòng)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520597580.7
• 申請(qǐng)日: 2015-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN205027720U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭金雷;顧合龍;杜鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及測(cè)試測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測(cè)巖層移動(dòng)的裝置。

背景技術(shù)

三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中，對(duì)模型內(nèi)部的巖層移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是十分重要的一部分，對(duì)模型進(jìn)行開挖后，巖層受重力及開挖過程影響會(huì)向下發(fā)生垮落，由于各層位巖層的巖性不同，所以在垮落過程中，每個(gè)巖層的下沉量一般是不同的，通過對(duì)這些變形量進(jìn)行觀測(cè)，可以了解到模型內(nèi)部的巖層位移情況。

覆巖移動(dòng)規(guī)律的研究中，一般采用二維平面模型，在模型中布置應(yīng)變片或者模型表面設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，再通過高速相機(jī)、全站儀等觀測(cè)裝置對(duì)巖層移動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，這些方法對(duì)于二維相似材料模型適用性較強(qiáng)，但難以直接應(yīng)用于三維相似材料模擬裝置。

對(duì)于三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，其巖層移動(dòng)發(fā)生在模型內(nèi)部，以往的觀測(cè)方法無法直接獲得巖層移動(dòng)參數(shù)。通過查閱相關(guān)資料，目前國內(nèi)也沒有切實(shí)可行的方法去解決這一問題，所以限制了三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的使用。因此需要找到一種切實(shí)可行的方法對(duì)模型內(nèi)部的巖層移動(dòng)情況進(jìn)行觀測(cè)。

基于以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測(cè)巖層移動(dòng)的裝置及方法，采用該項(xiàng)技術(shù)方案對(duì)三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀測(cè)，可以對(duì)模型開挖后其內(nèi)部的巖層位移量進(jìn)行測(cè)量，解決了三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的測(cè)量難題。可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅侠碚{(diào)整探頭位置和數(shù)量，同時(shí)整個(gè)觀測(cè)過程中的讀數(shù)頻率，數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，減少實(shí)驗(yàn)人員工作量。整個(gè)技術(shù)方案其裝置及方法簡(jiǎn)單，使用方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，測(cè)量精度高，可以極大促進(jìn)三維相似模擬實(shí)驗(yàn)的使用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種方法，對(duì)三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中的巖層位移進(jìn)行觀測(cè)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測(cè)巖層移動(dòng)的裝置，其包括計(jì)算機(jī)(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、直線位移傳感器(4)、至少兩個(gè)測(cè)試探頭、至少兩個(gè)測(cè)試線、滑輪組(3)、鋼管(9)、推桿(10)，其特征在于，至少兩個(gè)測(cè)試探頭為測(cè)試探頭一(1)和測(cè)試探頭二(7)，至少兩個(gè)測(cè)試線為測(cè)試線一(2)和測(cè)試線(8)，所述鋼管(9)采用直徑相同的短鋼管旋轉(zhuǎn)連接而成，且所述鋼管(9)能夠通過控制短鋼管的節(jié)數(shù)來控制鋼管長(zhǎng)度，所述推桿(10)設(shè)置在所述鋼管(9)內(nèi)部，且所述推桿(10)由直徑相同的細(xì)鐵棒組合連接而成，所述推桿(10)的底端焊接有圓形推片(11)，所述測(cè)試探頭(1)、(7)的形狀為一個(gè)倒錐形鋁合金圓筒(13)，在所述倒錐形鋁合金圓筒的側(cè)壁上焊接有尖頭彈片(12)，所述尖頭彈片(12)在所述倒錐形鋁合金圓筒(13)上形成倒鉤，測(cè)試線一(2)和測(cè)試線(8)分別與所述測(cè)試探頭(1)、(7)連接，且每個(gè)測(cè)試探頭對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)線，各個(gè)測(cè)試探頭之間豎直間隔設(shè)置，所述鋼管(9)和推桿(10)的組合裝置用于將測(cè)試探頭(1)放入模型內(nèi)部的指定位置，所述滑輪組(3)設(shè)置在模型外部，且測(cè)線一(2)和測(cè)試線二(8)均采用模型外部的滑輪組(3)由豎直方向轉(zhuǎn)變成水平方向后與直線位移傳感器(4)連接，所述直線位移傳感器(4)通過導(dǎo)線與所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)(6)相連接。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的短鋼管的內(nèi)徑為20-25mm，長(zhǎng)度為100mm，且所述短鋼管上標(biāo)設(shè)有刻度及順序編號(hào)，所述短鋼管的接口處一端為內(nèi)壁螺紋，接口處的另一端為外壁螺紋，其中外壁螺紋端的外徑等于內(nèi)壁螺紋端的內(nèi)徑，各個(gè)短管之間能夠旋轉(zhuǎn)連接。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的細(xì)鐵棒直徑為10mm，長(zhǎng)度為100mm，且所述細(xì)鐵棒上標(biāo)設(shè)有刻度及順序編號(hào)，所述細(xì)鐵棒的一端為中空并內(nèi)置內(nèi)螺紋，所述細(xì)鐵棒的另一端外壁設(shè)有外螺紋，各個(gè)細(xì)鐵棒之間能夠通過螺紋旋轉(zhuǎn)連接，最下一節(jié)細(xì)鐵棒的端口圓形推片的直徑小于鋼管(9)的內(nèi)徑4-6mm。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的探頭(1)中的倒錐形圓筒的上口徑為13mm，下口徑小于上口徑3mm，高度為15mm，且采用鋁合金材料制成。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述直線位移傳感器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)和計(jì)算機(jī)(6)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、收集和存儲(chǔ)系統(tǒng)。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述鋼管(9)外壁涂抹有一層潤(rùn)滑油，且要求保持鋼管(9)處于豎直狀態(tài)。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述滑輪組處于同一軸線的設(shè)置在同一個(gè)滑輪套桿上，且連接每個(gè)測(cè)試探頭的測(cè)線各自的穿設(shè)在滑輪組的各自滑輪上。

此外，本實(shí)用新型還提供了一種監(jiān)測(cè)巖層移動(dòng)的裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)部的巖層變化的方法，其特征在于，其特征包括以下步驟：