[發明專利]一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置

有效

• 申請號: 201711181568.8
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107907660B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 辛亞軍;呂鑫;姬紅英;郝海春;朱亞坤
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置，包括材料裝填裝置、基座固定裝置與可變裂隙調節裝置，材料裝填裝置由裝填上模具與承載座組成，裝填上模具包括固定橫板與連接螺栓，裝填上模具通過內嵌卡槽固定在承載座上；基座固定裝置由底座、下基座與上基座組成，下基座包括下支撐架、導向銷、定位螺栓，上基座包括上支撐架、圓形卡軌與固定拉桿；可變裂隙調節裝置由轉盤調節儀與裂隙定位器組成，轉盤調節儀包括轉動軸承、十字刻盤、中心軸、卡銷與可縮連桿，裂隙定位器包括量測刻絲螺桿、導向螺桿、導向螺母、定位銷、微調緊固環及可變裂隙體。該實驗裝置結構設計合理、裂隙定位精確、消除內置遺留，實現了裂隙巖石精控制作的需要。

技術領域

本發明涉及一種含裂隙巖石力學性質研究實驗裝置，特別涉及到巖土、地質及礦山領域內置裂隙巖石模擬實驗裝置，屬于實驗儀器設備領域。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，對能源需求愈加強烈，煤、石油、天然氣等石化能源的開發與利用無疑是我國經濟發展中的重中之重，在其開采施工過程中，巖體的開挖、支護及防止失穩破壞等問題都是需要技術人員首先處理的問題，而大部分深部硐室圍巖富含裂隙，其穩定性較差。因此，認識裂隙巖體力學性質對巷道圍巖穩定性控制至關重要。

由于巖石的生成環境極具復雜性，原巖應力受力條件各具特色，其內部裂隙對巖石的整體力學性質具有強烈的影響，現場取材很難達到針對某一裂隙特征的巖石力學特性研究，而基于相似模擬理論，在實驗室利用相似材料重塑巖石可以有效再現不同裂隙條件下的破裂巖石力學特性研究，為實際工程應用提供科學依據。但現有國內外研究裂隙實驗裝置多為相似材料成型后進行外部切割，造成試件外部破壞嚴重，少數內置三維裂隙裝置也采用塑料片或薄鋁片，在內置裂隙的同時又形成了相似材料試件骨架及裂隙錯位現象，影響裂隙巖石的整體還原效果，且用于固定定位的桿件或輔基材料也遺留在試件內部，難以保證實驗過程的精確性與有效性。

基于內置三維裂隙巖石模擬實驗不同裂隙條件的還原特性，提出一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置，通過材料裝填裝置、基座固定裝置與可變裂隙調節裝置的組合，采用完全撤出式的定位裝置提高裂隙巖石還原度，準確定位復雜內置裂隙的基本參數，較好地實現了礦山裂隙巖石的模擬預制。

發明內容

本發明針對目前實驗室內置三維裂隙巖石模擬預制設備缺乏、實驗還原度不高、實驗準確性較差的不足，提出一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置，該預制裝置的內置三維裂隙材料簡單、大小可調、角度可變、形狀可控，且內置三維裂隙定位固定裝置結構簡單、易于操作，較好地還原了不同裂隙相似材料的力學性質研究。

為實現上述目的，本發明一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置的技術方案是：一種內置精控可變裂隙巖石模擬預制實驗裝置，包括材料裝填裝置、基座固定裝置與可變裂隙調節裝置，其特征在于：所述的材料裝填裝置由裝填上模具與承載座組成，裝填上模具包括固定橫板與連接螺栓，裝填上模具通過內嵌卡槽固定在承載座上；所述的基座固定裝置由底座、下基座與上基座組成，下基座包括下支撐架、導向銷、定位螺栓，上基座包括上支撐架、圓形卡軌與固定拉桿，底座通過焊接與下基座緊固；所述的可變裂隙調節裝置由轉盤調節儀與裂隙定位器組成，轉盤調節儀包括轉動軸承、十字刻盤、中心軸、卡銷與可縮連桿，轉動軸承外部緊固于上基座的圓形卡軌內，十字刻盤內嵌于轉動軸承內，中心軸刻絲下端通過旋轉進入中心圓孔內固定；裂隙定位器包括量測刻絲螺桿、導向螺桿、導向螺母、定位銷、微調緊固環及可變裂隙體，導向螺母安置于十字定位槽內，量測刻絲螺桿上設置螺桿刻度尺，量測刻絲螺桿擰入導向螺母后下接導向螺桿，定位銷位于導向螺母上固定導向螺母位置。

進一步，所述的材料裝填裝置的固定橫板上設置有連接導孔，承載座上設有內嵌卡槽，固定橫板通過連接螺栓緊固形成裝填上模具。

進一步，所述的基座固定裝置的下基座的下部與上部分別設置有定位螺孔與導向孔，定位螺栓穿越定位螺孔緊固材料裝填裝置，導向銷穿過導向孔、導向槽連接上基座與下基座。