[發明專利]一種深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置及方法

有效

• 申請號: 202110296981.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113075043B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 呂祥鋒;李新躍
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 朱艷華

1.一種深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述裝置包括：

試驗巖體框架，用于為試驗巖體提供支撐和固定；

水平應力施加裝置，設于試驗巖體框架的側面，用于為試驗巖體施加水平應力；

垂直應力施加裝置，設于試驗巖體框架的頂部，用于為試驗巖體施加垂直應力；

動載裝置，設于試驗巖體內部，用于為試驗巖體提供動載載荷；

所述動載裝置包括保護殼、若干設于所述保護殼周側的啟發液壓缸以及設于所述保護殼頂端的應力感應接收器；所述啟發液壓缸的活塞端部設有啟發擋板；所述應力感應接收器通過感應觸發軸與設于所述保護殼內的內部啟發機構連接；

所述內部啟發機構與所述啟發液壓缸連接，所述啟發液壓缸在所述內部啟發機構的觸發下進行工作，實現動載載荷的施加。

2.根據權利要求1所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述試驗巖體框架包括底座、頂座和若干液壓立柱；所述液壓立柱的兩端分別與所述底座和所述頂座固連。

3.根據權利要求1所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述水平應力施加裝置包括若干不同應力施加方向的子水平應力施加裝置；每個子水平應力施加裝置包括若干液壓聯通板；

所述液壓聯通板的兩端分別與所述試驗巖體框架連接；

所述液壓聯通板上設有若干聯通液壓缸，所述聯通液壓缸的活塞端部設有支撐板，所述支撐板在所述聯通液壓缸活塞的帶動下水平向移動，實現水平應力的施加。

4.根據權利要求1所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述垂直應力施加裝置包括液壓缸支架，所述液壓缸支架設于試驗巖體的上方、所述試驗巖體框架的頂座下方；所述液壓缸支架上設有若干垂直液壓缸，所有所述垂直液壓缸的活塞均朝下，且每個活塞的端部設有施力板，所述施力板在所述垂直液壓缸的帶動下垂直移動，實現垂直應力的施加。

5.根據權利要求4所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述液壓缸支架的上方設有若干升降桿；

所述升降桿的底端與所述液壓缸支架固連，所述升降桿的頂端穿過所述試驗巖體框架的頂座，并通過緊固螺母與所述頂座連接。

6.根據權利要求5所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述頂座的下方設有升降電機；所述液壓缸支架與所述升降電機連接，在所述升降電機的帶動下上下移動。

7.根據權利要求1所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程裝置，其特征在于，所述水平應力施加裝置和所述垂直應力施加裝置分別與動力提供設備連接，在所述動力提供設備提供的動力下進行工作，實現應力的施加。

8.一種深埋巖體工程動力孕災演變全過程方法，其特征在于，所述方法采用權利要求1-7任一所述的裝置來實現；

所述方法的步驟包括：

S1、在試驗巖體框架內鋪設試驗巖體直至預制動載層，在鋪設過程中根據鋪設的高度組裝對應的液壓聯通板；水平應力施加裝置包括若干不同應力施加方向的子水平應力施加裝置；每個子水平應力施加裝置包括若干所述液壓聯通板；

S2、在預制動載層放置動載裝置；

S3、繼續在試驗巖體框架內鋪設試驗巖體直至全部試驗巖體鋪設完成，在鋪設過程中根據鋪設的高度組裝對應的液壓聯通板；

S4、試驗巖體養護；

S5、啟動垂直應力施加裝置以及水平應力施加裝置按預定載荷值以及施加順序施加垂直應力和水平應力；

S6、停止施加試驗巖體待挖工作面的一側的水平應力，然后開挖巷道和工作面；

S7、繼續梯次施加垂直應力，直至試驗巖體破壞；

S8、記錄實驗現象和數據，結束試驗。

9.根據權利要求8所述的深埋巖體工程動力孕災演變全過程方法，其特征在于，以砂灰、碳酸鈣和水泥為基礎材料，根據選取巖體的結構分布特征選擇合適比例進行試驗巖體的鋪設。