專利名稱：小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到用于巖土、地質(zhì)、礦山等相似模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
[0002]相似模擬實(shí)驗(yàn)是巖土、地質(zhì)、礦山等領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的主要技術(shù)手段之一。 基于相似模擬理論和不同的研究目的，通過對(duì)巖層、巷(隧)道等相關(guān)研究內(nèi)容的相似模擬，得出有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，從而對(duì)以上領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)的依據(jù)。[0003]根據(jù)科學(xué)研究和現(xiàn)場實(shí)際的需要通過不同比例進(jìn)行相似模擬實(shí)驗(yàn)。相似模擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一是需要特定的實(shí)驗(yàn)測試裝置。現(xiàn)有的相似模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)于圍巖受壓，特別是工作面頂板載荷監(jiān)測，已經(jīng)有礦山相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)其上覆巖層頂板載荷的監(jiān)測，但小比例相似模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)巷道引起變形及受載的模擬與監(jiān)測難度較大，還未見相關(guān)報(bào)道。 相似模擬實(shí)驗(yàn)中巷道的破壞所造成的力要求有極精確的測定。如果不能精確的在相似模擬實(shí)驗(yàn)中對(duì)巷道的力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行測定，及時(shí)得到相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，那么模擬結(jié)果對(duì)實(shí)際的巷道、隧道、硐室支護(hù)將失去定量指導(dǎo)意義。[0004]小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)要基于大范圍宏觀的開采導(dǎo)致巷道的變形破壞特征，模型宜采用小比例方能模擬較大的采動(dòng)范圍。小比例模型中的實(shí)驗(yàn)巷道支護(hù)和測定較為困難。因此要滿足小比例相似模擬實(shí)驗(yàn)中所要求的巷道各種力學(xué)參數(shù)的精確測量難度較大。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測力準(zhǔn)確、模擬實(shí)驗(yàn)逼真、實(shí)用的小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置。[0006]解決上述問題所采用的技術(shù)方案是在橡膠囊體兩端左設(shè)置有左擋塊、右端設(shè)置有右擋塊，右擋塊上橫向加工有孔，安裝在充氣管上的三通管、進(jìn)氣閥通過充氣管與橡膠囊體和空氣壓縮機(jī)相聯(lián)通，三通管上設(shè)置有壓力表，左擋塊前側(cè)面設(shè)置表面貼接有橫向應(yīng)變片的橫向彈簧片、上表面設(shè)置表面貼接有豎向應(yīng)變片的豎向彈簧片，橫向應(yīng)變片和豎向應(yīng)變片通過屏蔽電纜與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀相連，右擋塊上設(shè)置的零部件與左擋塊相同。[0007]本實(shí)用新型的橡膠囊體的形狀為圓柱體或正方體或長方體。[0008]本實(shí)用新型的圓柱體的橡膠囊體的外直徑為20 50mm。[0009]本實(shí)用新型的橡膠囊體的上表面低于左擋塊和右擋塊上表面5 10mm。[0010]本實(shí)用新型采用給橡膠囊體內(nèi)充氣，使橡膠囊體鼓脹頂起模擬巖層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的支護(hù)，通過壓力表讀出當(dāng)前巷道所受壓力，根據(jù)測試原件在巷道的位置得出巷道在此方向的壓力，得出巷道水平和垂直壓力，為研究小比例巷道受采動(dòng)影響而引起的變形破壞機(jī)理提供新的測試技術(shù)，為研究巷道的最優(yōu)支護(hù)決策提供科學(xué)的依據(jù)，對(duì)巖土、地質(zhì)、礦山等相關(guān)領(lǐng)域的理論研究與工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測力準(zhǔn)確、模擬實(shí)驗(yàn)逼真等優(yōu)點(diǎn)，可用于小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)。3
[0011]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0012]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。[0013]實(shí)施例1[0014]在圖1中，本實(shí)施例的小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置由左擋塊1、豎向彈性片 2、豎向應(yīng)變片3、橫向彈簧片4、橫向應(yīng)變片5、橡膠囊體6、右擋塊7、壓力表8、三通管9、進(jìn)氣閥10、充氣管11、空氣壓縮機(jī)12、屏蔽電纜13、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14聯(lián)接構(gòu)成。[0015]本實(shí)施例的橡膠囊體6的形狀為圓柱體，橡膠囊體6的外徑為30mm，橡膠囊體1內(nèi)充滿氣體。橡膠囊體6左端安裝有左擋塊1、右端安裝有右擋塊7，左擋塊1和右擋塊7的形狀為長方體，橡膠囊體6的上表面低于左擋塊1和右擋塊7上表面8mm，右擋塊7的橫向中心位置加工有孔，充氣管11的左端穿過右擋塊7上的孔安裝在橡膠囊體6右短部，充氣管11與橡膠囊體6內(nèi)相聯(lián)通，充氣管11上通過螺紋聯(lián)接有三通管9，三通管9上通過螺紋聯(lián)接有壓力表8，壓力表8用于指示充入橡膠囊體6內(nèi)氣體的壓力，充氣管11上通過螺紋聯(lián)接安裝有進(jìn)氣閥10，進(jìn)氣閥10通過充氣管11與空氣壓縮機(jī)12相聯(lián)通，空氣壓縮機(jī)12與電源接通后可向橡膠囊體6內(nèi)充氣，本實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)12也可采用壓縮空氣瓶。左擋塊 1前側(cè)面上加工有橫向應(yīng)變片槽b，橫向應(yīng)變片槽b內(nèi)用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有橫向彈簧片4，橫向彈簧片4上用膠粘接有橫向應(yīng)變片5，橫向應(yīng)變片5用于感受左擋塊1水平方向所承受的壓力，左擋塊1的上表面加工有豎向應(yīng)變片槽a，豎縱向應(yīng)變片槽a內(nèi)用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有豎向彈簧片2，豎向彈簧片2上用膠粘接有豎向應(yīng)變片3，豎向應(yīng)變片3用于感受左擋塊1垂直方向上所承受的壓力。橫向應(yīng)變片5和豎向應(yīng)變片3通過屏蔽電纜13與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14相連，橫向應(yīng)變片5將感受到左擋塊1的水平方向壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14，豎向應(yīng)變片3將感受到左擋塊1的垂直向壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14顯示出左擋塊1所承受水平方向的壓力和垂直方向的壓力。安裝在橡膠囊體6右端的右擋塊7的零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與左擋塊1完全相同，工作原理完全相同。[0016]實(shí)施例2[0017]本實(shí)施例的橡膠囊體6的形狀為圓柱體，橡膠囊體6的外徑為20mm，橡膠囊體1內(nèi)充滿氣體。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0018]實(shí)施例3[0019]本實(shí)施例的橡膠囊體6的形狀為圓柱體，橡膠囊體6的外徑為50mm，橡膠囊體1內(nèi)充滿氣體。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0020]實(shí)施例4[0021]本實(shí)施例的橡膠囊體6的形狀為正方體，橡膠囊體6的上表面低于左擋塊1和右擋塊7上表面5mm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0022]實(shí)施例5[0023]本實(shí)施例的橡膠囊體6的形狀為長方正方體，橡膠囊體6的上表面低于左擋塊1 和右擋塊7上表面10mm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。[0024]本實(shí)用新型的原理和操作方法如下[0025]在相似模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭虚_挖與橡膠囊體6幾何形狀相同的巷道，左擋塊1和右擋塊7置于橡膠囊體6左、右側(cè)，將本實(shí)用新型嵌入已開挖好的巷道中，橫向應(yīng)變片5和豎向應(yīng)變片3與靜態(tài)變阻儀14相連接，橡膠囊體6與壓力表8聯(lián)通，橡膠囊體6內(nèi)充氣，使橡膠囊體6與巷道充分接觸，左擋塊1和右擋塊7上表面的豎向彈性片2與巷道的頂板接觸，左擋塊1和右擋塊7前側(cè)面的橫向彈簧片4與巷道的側(cè)壁接觸。在進(jìn)行相似模擬實(shí)驗(yàn)過程中，隨著工作面的推進(jìn)巷道整體受力可以由壓力表讀出，在采動(dòng)過程中，巷道頂板和側(cè)壁受力由橫縱向靜態(tài)電阻應(yīng)變儀14讀出，測試出巷道圍巖壓力的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置，其特征在于在橡膠囊體(6)兩端左設(shè)置有左擋塊(1)、右端設(shè)置有右擋塊(7)，右擋塊(7)上橫向加工有孔，安裝在充氣管(11)上的三通管(9)、進(jìn)氣閥(10)通過充氣管(11)與橡膠囊體(6)和空氣壓縮機(jī)(1 相聯(lián)通，三通管(9)上設(shè)置有壓力表(8)，左擋塊(1)前側(cè)面設(shè)置表面貼接有橫向應(yīng)變片( 的橫向彈簧片G)、上表面設(shè)置表面貼接有豎向應(yīng)變片(3)的豎向彈簧片O)，橫向應(yīng)變片( 和豎向應(yīng)變片(3)通過屏蔽電纜(13)與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀(14)相連，右擋塊(7)上設(shè)置的零部件與左擋塊(1)相同。
2.按照權(quán)利要求1所述的小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的橡膠囊體(6)的形狀為圓柱體或正方體或長方體。
3.按照權(quán)利要求2所述的小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的圓柱體橡膠囊體(6)的外直徑為20 50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置，其特征在于所述的橡膠囊體(6)的上表面低于左擋塊(1)和右擋塊(7)上表面5 10mm。
專利摘要一種小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)測試裝置，在橡膠囊體兩端左設(shè)置有左擋塊、右端設(shè)置有右擋塊，右擋塊上橫向加工有孔，安裝在充氣管上的三通管、進(jìn)氣閥通過充氣管與橡膠囊體和空氣壓縮機(jī)相聯(lián)通，三通管上設(shè)置有壓力表，左擋塊前側(cè)面設(shè)置表面貼接有橫向應(yīng)變片的橫向彈簧片、上表面設(shè)置表面貼接有豎向應(yīng)變片的豎向彈簧片，橫向應(yīng)變片和豎向應(yīng)變片通過屏蔽電纜與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀相連，右擋塊上設(shè)置的零部件與左擋塊相同。本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測力準(zhǔn)確、模擬實(shí)驗(yàn)逼真等優(yōu)點(diǎn)，可用于小比例巷道相似模擬實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01L1/22GK202255708SQ20112037012
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者李尚明, 杜強(qiáng), 王之宇, 蘇普正, 贠東風(fēng) 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)