[實用新型]一種用于巷道圍巖支護與變形的相似模擬材料實驗裝置

有效

• 申請號: 201720199180.X
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN206505073U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 趙志偉;王衛軍;劉迅;余偉健
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型涉及一種相似模擬材料實驗設備，尤其是涉及一種用于巷道圍巖變形的相似材料模擬實驗裝置。

背景技術

目前，隨著采礦工程逐漸向深部進行，研究深部巷道圍巖支護相關的課題和項目的研究工作更加需要借助于實驗室進行。除了數值模擬軟件外，廣泛采用的是相似材料模擬實驗。通過對巖層、巷(隧)道等相關研究內容的相似模擬，得出有關的技術指標和參數，從而對以上領域的設計和生產實踐提供科學依據。

但目前實驗室用的相似材料模擬設備大都體積較大，比較笨重，這種大型相似材料模擬設備浪費資源，制造起來耗時耗力。另外，長期以來，國內關于煤礦采動損害的相似材料模擬實驗，大多只能模擬垂直受力情況，不能考慮相似材料試件在水平方向上可能受到的擠壓力或拉張力，也即忽視了側向應力對煤礦采動損害的作用。而大量實測資料表明，開采引起的巖層與地表移動是覆巖自重應力和側向水平應力聯合作用的綜合效應。再則，原有相似材料模擬測試控制大多采用人工完成，操作繁雜，自動化程度低且容易出錯，影響模型的測量精度。

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種可自動化操作，自動讀取測量數據的用于巷道支護與變形的相似材料模擬實驗裝置，它具有出錯率低，測量精度高的優點。

本實用新型采用的技術方案是：一種用于巷道支護與變形的相似模擬材料實驗裝置，包括相似材料模擬實驗設備，液壓加載裝置，單片機數據采集終端及上位機；所述的相似材料模擬實驗設備包括支架、兩鋼板及液壓油缸；所述的支架上設有側板和底板，側板垂直于底板設置，一鋼板與底板相對設置，通過多個液壓油缸安裝在支架上，另一鋼板與側板相對設置，通過多個液壓油缸安裝在支架上；液壓油缸分別與液壓加載裝置連接；支架上設有應力傳感器，待測巷道上設有位移傳感器，應力傳感器和位移傳感器分別與單片機數據采集終端相連。

上述的用于巷道支護與變形的相似模擬材料實驗裝置中，還包括上位機，單片機數據采集終端與上位機連接。

上述的用于巷道支護與變形的相似模擬材料實驗裝置中，所述的上位機與單片機數據采集終端之間通過RS485通信傳輸。

上述的用于巷道支護與變形的相似模擬材料實驗裝置中，所述液壓加載裝置包括油箱、液壓泵和多個換向閥；所述的液壓泵的進油口與油箱連通，出油口分別與多個換向閥的進油孔連接；液壓泵的出口通過管道連回油箱，該管道上設有溢流閥；所述的多個換向閥的第一出油孔分別與多個液壓油缸的有桿腔連通，多個換向閥的第二出油孔分別與多個液壓油缸的無桿腔連通，多個換向閥的回油孔連回油箱。

與現有技術相比，本系統具有以下有益效果：

1、本實用新型結構簡單，操作方便，成本低，不僅能很好的完成相似材料模擬實驗，還能節省成本。

2、本實用新型自動化程度高，減少了人為誤差，測量準確性高。

3、本實用新型設有水平加載裝置，可以對相似材料試件在水平方向上施加擠壓力或拉張力，可以考慮側向應力對煤礦采動損害的作用。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示，本實用新型包括相似材料模擬實驗設備1、液壓應力加載裝置2、單片機數據采集終端3及上位機4；所述的相似材料模擬實驗設備包括支架16、兩鋼板10及液壓油缸11；所述的支架16上設有側板15和底板7，底板7水平設置，側板15靠近底板的邊緣豎直設置。一鋼板與底板相對設置，通過多個液壓油缸安裝在支架16上，另一鋼板與側板相對設置，通過多個液壓油缸安裝在支架16上。液壓油缸分別與液壓加載裝置連接；支架上設有應力傳感器，待測巷道上設有位移傳感器，應力傳感器和位移傳感器分別與單片機數據采集終端相連。

所述液壓加載裝置2包括油箱27、液壓泵22和多個換向閥24；所述的液壓泵22的進油口與油箱27連通，出油口分別與多個換向閥24的進油孔連接。液壓泵22的出油口通過管道連回油箱27，該管道上設有溢流閥26。所述的多個換向閥24的第一出油孔分別與多個液壓油缸11的有桿腔連通，多個換向閥24的第二出油孔分別與多個液壓油缸11的無桿腔連通，多個換向閥24的回油孔連回油箱27。

支架16上設有應力傳感器13，待測巷道上設有位移傳感器12，應力傳感器13和位移傳感器12分別與單片機數據采集終端3相連。單片機數據采集終端3與上位機4連接，單片機數據采集終端3與上位機4之間通過RS485通信終端5傳輸。

本實用新型的工作原理如下：將做好的相似模擬材料14設置于待測巷道9的外側，相似模擬材料14放于底板7上且緊貼左側的側板15，然后將上位機4數值設定完畢后，開啟液壓泵22，通過控制換向閥24，液壓油缸獲得加載力，相似材料14將會受到水平和豎直應力的作用，此時位移傳感器12和應力傳感器13不斷讀取數據，通過單片機數據采集終端3的數據處理經由RS485通訊終端5傳輸至上位機進行數據的存儲于顯示，當應力達到應定的大小時，關閉液壓泵22，使其受力恒定，記錄一段時間的位移變化情況，完成實驗。