[發(fā)明專利]一種實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011439510.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112461410B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何榮興;劉歡;李廣輝;韓智勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/00
• 分類號(hào): G01L1/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國(guó)勝

1.一種實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于，包括：裝置架、箱體結(jié)構(gòu)以及測(cè)試系統(tǒng)；其中：

所述裝置架為位于整個(gè)裝置最外側(cè)的長(zhǎng)方體框架，其包括：型材(1)、T型連接板(3)、直角連接件(4)、連接絲桿(6)以及可調(diào)節(jié)連接板(7)；所述可調(diào)節(jié)連接板(7)上設(shè)有可調(diào)節(jié)槽(8)；

所述箱體結(jié)構(gòu)位于裝置架內(nèi)部并與裝置架固定連接，其包括：兩個(gè)正面板(9)、兩個(gè)端部板(10)以及一個(gè)底部板(11)；所述正面板(9)上設(shè)有角度調(diào)節(jié)槽(12)；所述兩個(gè)端部板(10)的上端部與正面板(9)接觸的兩個(gè)側(cè)邊上分別設(shè)有連接圓管(13)，連接圓管(13)一端固定在端部板(10)的側(cè)邊緣上，另一端伸入角度調(diào)節(jié)槽(12)，并穿過(guò)可調(diào)節(jié)連接板(7)上的可調(diào)節(jié)槽(8)，與可調(diào)節(jié)連接板(7)軸連接，以使通過(guò)可調(diào)節(jié)連接板(7)可帶動(dòng)端部板(10)，在角度調(diào)節(jié)槽(12)的限位作用下，呈弧形軌跡滑動(dòng)，以改變端部板(10)與底部板(11)間的夾角；

所述測(cè)試系統(tǒng)與箱體結(jié)構(gòu)固定連接，其包括：若干個(gè)壓力傳感器(14)、若干個(gè)受力板(15)、控制柜(16)和計(jì)算機(jī)(19)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述型材(1)之間由T型連接板(3)和直角連接件(4)通過(guò)螺絲組合連接，所述型材(1)上設(shè)有型材凹槽(2)；所述型材(1)上還設(shè)有連接孔(5)，所述連接孔(5)位于裝置架的底部，用于安裝連接絲桿(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述可調(diào)節(jié)連接板(7)位于裝置架的頂部，可調(diào)節(jié)槽(8)為長(zhǎng)條形的通槽，可調(diào)節(jié)槽(8)內(nèi)設(shè)有穿過(guò)可調(diào)節(jié)槽(8)并將可調(diào)節(jié)連接板(7)固定在型材(1)上的固定桿。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述箱體結(jié)構(gòu)的底部板(11)位于裝置架底部長(zhǎng)邊的型材凹槽(2)內(nèi)，底部板(11)的長(zhǎng)度小于裝置架長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，寬度與裝置架短邊的長(zhǎng)度適配。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述箱體結(jié)構(gòu)的兩個(gè)正面板(9)分別安裝在裝置架長(zhǎng)邊上的兩個(gè)側(cè)面的型材凹槽(2)內(nèi)，所述角度調(diào)節(jié)槽(12)為通槽，呈弧型。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述箱體結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端部板(10)分別位于裝置架短邊的兩側(cè)，所述端部板(10)的兩個(gè)側(cè)邊緣分別與兩個(gè)正面板(9)貼合，兩個(gè)端部板(10)的下邊緣分別與底部板(11)的兩端部邊緣貼合，端部板(10)通過(guò)連接絲桿(6)與連接孔(5)活動(dòng)連接在裝置架底部的型材(1)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于：所述若干個(gè)壓力傳感器(14)陣列分布且固定連接在底部板(11)上，所述壓力傳感器(14)頂部與受力板(15)固定連接且一一對(duì)應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置，其特征在于所述控制柜(16)包括：PLC(17)、電源模塊、輸入輸出模塊、空氣開關(guān)、控制儀表(18)；電源模塊通過(guò)空氣開關(guān)與PLC(17)電連接，PLC(17)通過(guò)輸入輸出模塊分別與控制儀表(18)和計(jì)算機(jī)(19)電連接。

9.一種采用權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定礦巖散體垂直應(yīng)力分布的裝置的測(cè)定方法，步驟如下：

S1：根據(jù)研究礦體的傾角值調(diào)節(jié)箱體結(jié)構(gòu)兩側(cè)的端部板(10)的角度，使端部板(10)與底部板(11)間的夾角和研究礦體的傾角保持一致；

S2：通過(guò)控制儀表(18)或計(jì)算機(jī)(19)將全部壓力傳感器(14)的數(shù)據(jù)歸零，并在計(jì)算機(jī)(19)內(nèi)輸入受力板(15)的面積值A(chǔ)；

S3：向箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)充填礦巖散體，并到達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高度；

S4：通過(guò)控制儀表(18)或計(jì)算機(jī)(19)可顯示每個(gè)壓力傳感器(14)的壓力值P_i，且計(jì)算機(jī)(19)可根據(jù)壓力值P_i計(jì)算出每個(gè)壓力傳感器(14)測(cè)得的垂直應(yīng)力為：

此時(shí)結(jié)合每個(gè)壓力傳感器(14)的空間位置，可以獲得礦巖散體垂直應(yīng)力的分布規(guī)律；

S5：試驗(yàn)結(jié)束，清理裝置并將裝置恢復(fù)到初始狀態(tài)。