[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

本發明實施例提供一種高地應力開挖模擬系統及方法，其中所述系統包括機架、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。

技術領域

本發明涉及試驗設備技術領域，尤其是指一種高地應力開挖模擬系統及方法。

背景技術

高地應力測試是一種工程領域非常重要的試驗，在隧道開挖工程中尤其重要，而試驗結果的可靠性直接關系到工程質量和安全性?，F有的高地應力測試可以通過室內驗證設備來進行模擬試驗，這樣就可以在室內對高地應力進行試驗。現有的高地應力試驗設備多種多樣，但是都存在著測試結果不夠準確的問題。

發明內容

針對現有技術中的高地應力開挖模擬系統結構不合理導致最終試驗結果不夠準確的問題，本發明實施例要解決的技術問題是提出一種結構合理且試驗結果更為精確地高地應力開挖模擬系統及方法。

為了解決上述問題，本發明實施例提出了一種高地應力開挖模擬系統，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。

其中，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，主油缸為空心結構，且副油缸套接在副油缸的空心結構內；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。

其中，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；還包括噴漿機構和錨桿支護機構，所述噴漿機構和錨桿支護機構設置于所述微型盾構兩側。

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。

其中，其中錨桿支護機構還包括旋轉驅動電機、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。

其中，還包括傳動軸、錐齒輪、轉軸、軸承、錨桿支護機構；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。

同時，本發明實施例還提出了一種利用如前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，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。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：上述技術方案提出了一種高地應力開挖模擬系統，能夠首先對試件進行壓力測試以找到合適的試件，然后再通過開挖系統進行開挖測試和噴漿測試，從而在室內實現高地應力測試。