[實(shí)用新型]一種機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720828851.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206863026U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉義成;李玉飛;胡南燕;王其虎;胡盛棟;元宙昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

1.一種機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述模擬試驗(yàn)裝置由模擬裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、承載裝置和電液伺服加載系統(tǒng)組成；

模擬裝置由模型箱體(10)、巖土層(14)和模擬采空區(qū)(17)構(gòu)成；模型箱體(10)是由底板和四個(gè)側(cè)板圍成的長(zhǎng)方形箱體，模型箱體(10)內(nèi)填有巖土層(14)，巖土層(14)為1～5層；在巖土層(14)寬邊的一側(cè)側(cè)面朝內(nèi)預(yù)留有模擬采空區(qū)(17)，模擬采空區(qū)(17)的中心線平行于模型箱體(10)的長(zhǎng)邊，模擬采空區(qū)(17)的豎直中心線與模型箱體(10)的豎直中心線重合，模擬采空區(qū)(17)的上邊緣與巖土層(14)上表面距離為200～800mm；所述模擬采空區(qū)(17)的橫截面呈矩形，矩形的幾何相似常數(shù)C_l為：

式(1)中：b為實(shí)際采空區(qū)的寬度，mm，

b₁為模擬采空區(qū)(17)的寬度，mm，

h為實(shí)際采空區(qū)的高度，mm，

h₁為模擬采空區(qū)(17)的高度，mm；

數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集器(15)、計(jì)算機(jī)(16)和傳感器組；在模擬采空區(qū)(17)的開(kāi)口處向內(nèi)均勻地預(yù)埋有2×(2～5)個(gè)傳感器組，2×(2～5)個(gè)傳感器組分別預(yù)埋于各自對(duì)應(yīng)的模擬采空區(qū)(17)的橫截面處，每個(gè)傳感器組在模擬采空區(qū)(17)的左側(cè)、右側(cè)和上側(cè)分別對(duì)應(yīng)地預(yù)埋有1～3個(gè)傳感器(18)，所述左側(cè)和右側(cè)預(yù)埋的傳感器(18)呈對(duì)稱布置，每個(gè)傳感器(18)的預(yù)埋位置與模擬采空區(qū)(17)內(nèi)壁的距離為30～50mm；每個(gè)傳感器(18)的輸出端與數(shù)據(jù)采集器(15)的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集器(15)的輸出端與計(jì)算機(jī)(16)連接；

所述2×(2～5)個(gè)傳感器組由2～5個(gè)位移傳感器組和2～5個(gè)壓力傳感器組組成，位移傳感器組和壓力傳感器組交替設(shè)置；位移傳感器組由位移傳感器組成，壓力傳感器組由壓力傳感器組成；

承載裝置由4根立柱(1)、1根縱梁(3)和2個(gè)橫梁組組成；4根立柱(1)以模型箱體(10)中心對(duì)稱設(shè)置，4根立柱(1)位于模型箱體(10)外側(cè)；4根立柱(1)均為H型鋼，每個(gè)立柱(1)上部的兩側(cè)翼板邊緣處對(duì)稱地設(shè)有一排橫梁定位螺孔(9)，每排橫梁定位螺孔(9)孔距相等，所述孔距為80～100mm；

模型箱體(10)兩側(cè)的立柱(1)上部對(duì)稱地固定有1個(gè)橫梁組，2個(gè)橫梁組平行于模型箱體(10)的寬邊；每個(gè)橫梁組由2根槽鋼(8)組成，2根槽鋼(8)對(duì)稱地固定在立柱(1) 的兩側(cè)，所述固定是每2根槽鋼(8)通過(guò)螺栓與立柱(1)上部?jī)蓚?cè)相應(yīng)的橫梁定位螺孔(9)連接；槽鋼(8)的上平面翼板均勻地設(shè)有縱梁定位螺孔(6)，縱梁定位螺孔(6)的孔距為40～60mm，每個(gè)橫梁組的槽鋼(8)的縱梁定位螺孔(6)錯(cuò)開(kāi)設(shè)置；

縱梁(3)兩端的下平面兩側(cè)設(shè)有耳板(7)，所述耳板(7)通過(guò)螺栓與槽鋼(8)的縱梁定位螺孔(6)固定連接；縱梁(3)下平面朝內(nèi)開(kāi)有截面為倒梯形的滑道，倒梯形滑道內(nèi)活動(dòng)地裝有倒梯形滑塊(20)，倒梯形滑塊(20)中心位置處設(shè)有絲杠螺孔，絲杠(2)與所述絲杠螺孔螺紋連接，絲杠(2)一端安裝有手動(dòng)輪(19)；

電液伺服加載系統(tǒng)包括電液伺服作動(dòng)器(5)、液壓伺服油源(11)、電液伺服計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(12)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集處理系統(tǒng)(13)；電液伺服作動(dòng)器(5)的固定端通過(guò)螺栓與倒梯形滑塊(20)的連接盤(22)固定連接，電液伺服作動(dòng)器(5)的工作端與加載板(4)固定連接；電液伺服作動(dòng)器(5)的輸出端與液壓伺服油源(11)的入口端通過(guò)油管連接，液壓伺服油源(11)的出口端與電液伺服計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(12)的輸入端連接，電液伺服計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(12)的輸出端與試驗(yàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集處理系統(tǒng)(13)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述模型箱體(10)的四個(gè)側(cè)板為透明模型體，四個(gè)側(cè)板的材質(zhì)為有機(jī)玻璃；模型箱體(10)長(zhǎng)為2000～3000mm，寬為1000～2000mm，高為1000～2000mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述傳感器為位移傳感器或?yàn)閴毫鞲衅鳌?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述加載板(4)的長(zhǎng)寬尺寸為50×50mm、100×100mm、150×150mm和200×200mm中的一種，加載板(4)厚度均為50mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械施工條件下采空區(qū)穩(wěn)定性模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述倒梯形滑塊(20)是由梯形滑塊(21)與連接盤(22)組成的整體；所述連接盤(22)為凸臺(tái)狀，凸臺(tái)的小端面與梯形滑塊(21)的小端面連接，凸臺(tái)的環(huán)形面設(shè)有通孔；所述倒梯形滑塊(20)的橫截面尺寸與縱梁(3)的倒梯形滑道的截面尺寸相同。