[發明專利]一種高地應力開挖模擬系統及方法

有效

• 申請號: 201710610034.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107238694B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 郭捷;馬鳳山;趙海軍;盧蓉;劉國偉;馮雪磊;李光
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛安樂

1.一種高地應力開挖模擬系統，其特征在于，包括機架、支架、加壓裝置；其中試件被固定在支架上；并通過加壓裝置對試件進行加壓；其中加壓裝置包括副油缸、主油缸；其中副油缸的動力輸出活塞桿通過力傳感器連接沖擊桿，且沖擊桿遠端設有用于連接試件的試件加載板；主油缸的動力輸出活塞桿通過力傳感器連接用于連接試件的試件加載板；其中支架包括至少三條相互平行的支撐桿以及支撐桿端部的與支撐桿可拆卸固定的固定頭；然后啟動加壓裝置，通過副油缸、主油缸對試件加載板施加力以擠壓試件，通過試件加載板和固定頭一起對試件進行加壓；

機架上設有軌道，其中固定頭底部設有輪以使固定頭能夠沿著軌道移動；其中加壓裝置底部設有輪以使加壓裝置能夠沿所述軌道移動；其中加壓裝置、支架同軸設置；

其中，主油缸為空心結構，且副油缸套接在主油缸的空心結構內；主油缸和副油缸的動力輸出活塞同軸，主油缸的動力輸出活塞環繞在副油缸的動力輸出活塞外。

2.根據權利要求1所述的高地應力開挖模擬系統，其特征在于，還包括支護裝置；其中支護裝置整體通過線性導軌與機架相互連接，線性導軌承受開挖時的推進反力；支護裝置包括開挖機構、錨桿支護機構、噴漿機構、工作臺、砂漿泵；其中開挖機構安裝在工作臺上，包括微型盾構、用于驅動所述微型盾構前進的推進機構、推進電機和旋轉驅動電機，該微型盾構固定在推進機構上，推進電機的動力輸出軸連接推進機構以帶動所述推進機構和微型盾構前進/后退，所述旋轉驅動電機連接所述微型盾構以驅動所述微型盾構旋轉以模擬開挖；其中所述推進機構底部設有轉角油缸以控制所述微型盾構的進給角度；所述噴漿機構和錨桿支護機構設置于所述微型盾構兩側。

3.根據權利要求2所述的高地應力開挖模擬系統，其特征在于，其中噴漿機構、錨桿支護機構、微型盾構都連接轉角油缸以保證三個機構切換時的位置和角度均相等以控制微型盾構的前進角度。

4.根據權利要求2所述的高地應力開挖模擬系統，其特征在于，其中錨桿支護機構包括旋轉驅動電機、摩擦輪推進機構；旋轉驅動電機驅動摩擦輪推進機構轉動以帶動錨桿支護機構前進/后退。

5.根據權利要求4所述的高地應力開挖模擬系統，其特征在于，摩擦輪推進機構包括傳動軸、錐齒輪、轉軸、軸承；其中傳動軸通過錐齒輪連接轉軸，轉軸能夠相對于軸承轉動以驅動錨桿支護機構前進。

6.一種利用如權利要求1-5任一項所述的高地應力開挖模擬系統進行高地應力試驗的方法，其特征在于，包括：

將試件放入支撐桿之間，并通過固定頭固定；控制副油缸、主油缸工作以對試件施壓進行測試。