[發(fā)明專利]一種圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810450248.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN109001027B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

本發(fā)明公開一種圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，適用于采用圖像相關(guān)技術(shù)模擬車載作用下采動(dòng)裂隙巖土體沉降、變形，裂隙空間演化規(guī)律的研究。該裝置包括模型鋪設(shè)框架，在模型鋪設(shè)框架的頂部模型鋪設(shè)框架前后設(shè)置有擋板，前面擋板為透明擋板，模型鋪設(shè)框架內(nèi)底板上逐層鋪設(shè)模型材料，在鋪設(shè)的模型材料的頂部設(shè)置有頂部柔性加載室，左右側(cè)分別設(shè)置有左側(cè)柔性加載室、右側(cè)柔性加載室，頂部柔性加載室內(nèi)底部設(shè)置有分段連接的加載車軌道及加載車，加載車軌道通過電流導(dǎo)線與速度調(diào)控器連接，在模型材料內(nèi)埋設(shè)有應(yīng)力應(yīng)變傳感器，前面擋板外面設(shè)置有PIV監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀傳輸至StrainMaster處理系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采礦及巖土工程相似材料模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圖像相關(guān)的車載作用下采空區(qū)變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置。

背景技術(shù)

鐵路下煤層開采是“三下”開采其中的一種類型，鐵路下煤層的開采導(dǎo)致煤層上、鐵路下巖土體的不均勻下沉變形，將對(duì)鐵路的安全運(yùn)營(yíng)構(gòu)成威脅。此外，隨著國(guó)內(nèi)鐵路路線的快速擴(kuò)展修建，穿越采空區(qū)修建鐵路已成為不可回避的技術(shù)難題，火車運(yùn)行所產(chǎn)生的動(dòng)載作用將會(huì)對(duì)已相對(duì)穩(wěn)定的采空區(qū)裂隙巖土體再次擾動(dòng)、裂隙巖土體產(chǎn)生再次變形，進(jìn)而影響鐵路路基穩(wěn)定及鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。研究?jī)烧叩南嗷ビ绊懯潜ＷC鐵路安全運(yùn)營(yíng)的理論基礎(chǔ)。

相似材料模型試驗(yàn)以相似理論、因次分析作為依據(jù)的實(shí)驗(yàn)室研究方法，廣泛應(yīng)用于水利、采礦、地質(zhì)、鐵路等部門。以往的相似模型試驗(yàn)研究較少涉及鐵路運(yùn)行對(duì)采動(dòng)裂隙巖體裂隙演化、長(zhǎng)期變形規(guī)律的影響研究。在相似模型試驗(yàn)裝置中缺少關(guān)于車載作用下的模型試驗(yàn)裝置。此外埋設(shè)位移傳感器、應(yīng)力傳感器是傳統(tǒng)相似材料模型試驗(yàn)常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段，但想獲取多個(gè)區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要大量埋設(shè)的位移及應(yīng)力傳感器，該方法往往會(huì)對(duì)模型鋪設(shè)及巖土體結(jié)構(gòu)的完整性造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，可實(shí)現(xiàn)非接觸監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償荷載、車載同步加載的相似材料模型試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，包括模型鋪設(shè)框架，其在模型鋪設(shè)框架前后設(shè)置有擋板，前面擋板為透明擋板，模型鋪設(shè)框架內(nèi)底板上逐層鋪設(shè)模型材料，在鋪設(shè)的模型材料的頂部設(shè)置有頂部柔性加載室，頂部柔性加載室內(nèi)底部設(shè)置有加載車和軌道，加載車與軌道軌道副連接，軌道通過導(dǎo)線與柔性加載室外面的速度調(diào)控器連接，在模型材料內(nèi)埋設(shè)有應(yīng)力應(yīng)變傳感器，前面擋板外面設(shè)置有PIV系統(tǒng)，應(yīng)力應(yīng)變傳感器與PIV系統(tǒng)連接。

上述圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，所述PIV系統(tǒng)包括圖像采集裝置、數(shù)據(jù)采集儀和 StrainMaster數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，應(yīng)力應(yīng)變傳感器及圖像采集裝置通過第一數(shù)據(jù)采集線與數(shù)據(jù)采集儀連接，數(shù)據(jù)采集儀通過第二數(shù)據(jù)傳輸線與StrainMaster數(shù)字圖像處理系統(tǒng)連接。

上述圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，在模型鋪設(shè)框架的左、右側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有左側(cè)柔性加載室、右側(cè)柔性加載室；頂部柔性加載室、左側(cè)柔性加載室和右側(cè)柔性加載室均設(shè)置有充氣口，充氣口上均設(shè)置有氣壓表。

上述圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，所述加載車軌道為雙軌道，單軌道由若干軌道分段體依次連接構(gòu)成，各軌道分段體由鉚釘固定在頂部柔性加載室的底部，各軌道分段體依次連接有軌道電線，軌道電線作為加載車的供電線路，在充氣加載過程中各軌道分段體間距可增加不約束氣囊膨脹。

上述圖像相關(guān)的車載作用下采動(dòng)巖土體變形試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，所述加載車的車輪直徑大于相鄰軌道分段體間的間距，加載車在軌道分段體銜接處碰撞產(chǎn)生振動(dòng)荷載，實(shí)現(xiàn)車載及振動(dòng)荷載同步加載，通過速度調(diào)控器可調(diào)節(jié)車速形成不同頻次振動(dòng)荷載。