[發明專利]流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法

在審

• 申請號: 201611248086.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106814179A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 連會青;尹尚先;劉德民;李小明;楊德方;韓永;鄭貴強;武斌;陳建東
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 李澤中,沈園園

技術領域

本發明涉及煤炭開采領域，特別涉及一種流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法。

背景技術

現有技術采用剛性二維平面模型對高效開采覆巖運移、頂板含水層突水潰砂潛在風險等一系列現象進行流固耦合相似模擬實驗。

該二維平面模型無法真實反映井下開采立體三維空間層位關系；單純的固體材料相似模擬，無法實現固液耦合、含水層突水潰沙、覆巖導水裂隙帶發育等煤礦開采過程水害模擬；現有相似模擬試驗臺為二維平面模型，在施加側向壓力、巷道掘進與支護、井筒開鑿應力場模擬等方面都顯得力不從心。

另外，現有二維平面模型的密閉性不好，無法準確實現含水層模擬；模擬過程中巖層運移的宏觀可視性較差，微觀數據的采集精度較低；流體不能沿著采動過程中形成的裂隙流動；含水層、導水通道中的水壓和水量無法及時調控和監測。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單合理的流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法，該流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法能夠適用于不同實驗需求。該流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法能夠實現精準調壓，并模擬地層不同深度荷載，可施加不均勻壓力。

為實現上述目的，本發明提供了一種流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法，流固耦合相似模擬試驗裝置包括：臺架，其包括：底座、立柱、橫梁和導軌，所述導軌位于橫梁的下方，為多條并排設置，所述底座通過其下表面能夠滑動的設置在該導軌上，所述底座的上表面為箱體支撐面；模擬箱體，其為頂端開口的長方體形狀，采用可拆卸墻板通過螺釘連接而成，該模擬箱體的內部具有內膽；垂直方向液壓加載系統，其包括：第一可伸縮加壓裝置和上加壓板，所述上加壓板設置在第一可伸縮加壓裝置的下方，所述第一可伸縮加壓裝置通過上加壓板對所述模擬箱體進行垂直壓力加載；以及水平方向液壓加載系統，其包括：第二可伸縮加壓裝置以及分別設置在第二可伸縮加壓裝置兩端的抗壓板和側加壓板，所述第二可伸縮加壓裝置通過側加壓板抵接模擬箱體對其進行側向壓力加載；該流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法為：首先將模擬地層材料按層狀分布填充于模擬箱體中，利用注水裝置注水模擬含水層；然后用水平方向液壓加載系統對模擬箱體兩側水平加壓，以模擬圍壓，最后，用垂直方向液壓加載系統對模擬箱體進行垂直壓力加載，以模擬不同深度荷載。

優選地，上述技術方案中，導軌為并排設置的四條。

優選地，上述技術方案中，立柱、底座和橫梁均采用槽鋼材料制作。

優選地，上述技術方案中，內膽的正面由玻璃鋼制成，其余三面由橡膠構成。

優選地，上述技術方案中，第一可伸縮加壓裝置和第二可伸縮加壓裝置均為加壓油缸。

優選地，上述技術方案中，第一可伸縮加壓裝置包括：設置在所述模擬箱體的頂部中央的二十五個加壓油缸和設置在所述模擬箱體的頂部兩側的各三十五個油缸。

優選地，上述技術方案中，垂直方向液壓加載系統和水平方向液壓加載系統共設置有三個控制臺。

優選地，上述技術方案中，垂直方向液壓加載系統和水平方向液壓加載系統還共設置有三個蓄能器。

優選地，上述技術方案中，模擬箱體的后方還設置有輔助液壓推拉裝置。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：該流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法能夠適用于不同實驗需求。該流固耦合相似模擬試驗裝置的試驗方法能夠實現精準調壓，并模擬地層不同深度荷載，可施加不均勻壓力。

附圖說明

圖1是本發明的流固耦合相似模擬的試驗裝置的立體結構示意圖。

圖2是本發明的流固耦合相似模擬的試驗裝置的主視結構示意圖。

圖3是本發明的流固耦合相似模擬的試驗裝置的水平方向液壓加載系統結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。