組裝式平面相似模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種組裝式平面相似模擬實驗裝置，包括左底座、右底座、左立柱、右立柱和兩個基礎(chǔ)梁；兩個基礎(chǔ)梁的一同側(cè)端均與左立柱拆卸式連接，兩個基礎(chǔ)梁的另一同側(cè)端均與右立柱拆卸式連接，兩個基礎(chǔ)梁上方均設(shè)置多個擋板，多個擋板一同側(cè)端均與左立柱拆卸式連接，多個擋板另一同側(cè)端均與右立柱拆卸式連接，兩個基礎(chǔ)梁之間設(shè)置多個壓力傳感器和多個傳感器支撐桿，壓力傳感器底壁設(shè)置第一耳板和第二耳板，傳感器支撐桿上端伸入第一耳板和第二耳板之間，第一耳板、第二耳板和傳感器支撐桿通過鉸軸連接，鉸軸一端設(shè)置擋帽，鉸軸另一端套鎖緊螺母。該實驗裝置能夠根據(jù)具體的實驗需要進(jìn)行快速組裝，使得實驗?zāi)Ｐ统叽缒軌蜻m時變化，適應(yīng)性強(qiáng)。
【專利說明】組裝式平面相似模擬實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于相似模擬實驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種組裝式平面相似模擬實驗 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 相似材料模擬是巖土工程和采礦工程的主要試驗究方法，近年來已經(jīng)成為國內(nèi)外 進(jìn)行重大巖體工程可行性研究不可缺少的方法之一。由于采礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，采礦學(xué) 問題多為大變形和非連續(xù)變形問題，而目前計算機(jī)數(shù)值模擬解決非連續(xù)大變形問題還存在 局限性，不能完整準(zhǔn)確的反映具體條件下采礦過程中由于采動而引起的巖層移動情況。物 理相似材料模擬實驗可模擬地層的層理等不連續(xù)面，也可按照相似比模擬開挖，特別是模 擬巖層垮落運(yùn)動等非連續(xù)變形，而且模擬過程形象直觀可控制，對研究采動過程的巖層運(yùn) 動具有優(yōu)勢，在采礦工程研究過程中占據(jù)重要地位。
[0003] 目前，常用的平面相似模擬實驗裝置存在以下問題和不足：1、實驗裝置大都為鋼 制焊接結(jié)構(gòu)，裝置一旦制成，實驗?zāi)Ｐ偷臋M向尺寸便隨之固定，堅向尺寸也受到一定的限 制，使得實驗?zāi)Ｐ统叽鐔我换?，適應(yīng)性不強(qiáng)，難以滿足對不同相似比對象的模擬研究。而多 臺不同規(guī)格的實驗裝置勢必會占用大量實驗場地，造成空間資源浪費(fèi)。此外，這種鋼材焊制 而成的固定式實驗裝置過于笨重，不利于拆卸和運(yùn)輸。2、實驗過程中需要用鋸條等工具人 工開挖煤層，勞動強(qiáng)度大，且對上覆巖層擾動較大。3、模擬傾斜煤層開采時，這種固定式平 面模型較難鋪設(shè)。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種組裝式平面相似模 擬實驗裝置。該實驗裝置能夠根據(jù)具體的實驗需要進(jìn)行快速組裝和拆卸，使得實驗?zāi)Ｐ统?寸能夠適時變化，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：組裝式平面相似模擬實驗裝置， 其特征在于：包括左底座、右底座、左立柱、右立柱和兩個基礎(chǔ)梁；所述左立柱堅直安裝在 左底座上且與左底座拆卸式連接，所述右立柱堅直安裝在右底座上且與右底座拆卸式連 接；兩個所述基礎(chǔ)梁水平布設(shè)且分別設(shè)置在左立柱的前側(cè)和后側(cè)，兩個所述基礎(chǔ)梁的一同 側(cè)端均與左立柱拆卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁的另一同側(cè)端均與右立柱拆卸式連接，兩個 所述基礎(chǔ)梁的上方均設(shè)置有多個擋板，多個所述擋板的一同側(cè)端均與左立柱拆卸式連接， 多個所述擋板的另一同側(cè)端均與右立柱拆卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁之間設(shè)置有沿基礎(chǔ)梁 長度方向布設(shè)的多個壓力傳感器和與所述壓力傳感器 對應(yīng)設(shè)置的多個傳感器支撐桿， 所述壓力傳感器的底壁設(shè)置有第一耳板和第二耳板，所述傳感器支撐桿的上端伸入第一耳 板和第二耳板之間，所述第一耳板、第二耳板和傳感器支撐桿通過鉸軸連接，所述鉸軸的一 端設(shè)置有擋帽，所述鉸軸的另一端套有鎖緊螺母。
[0006] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：位于左立柱前側(cè)的基礎(chǔ)梁上 設(shè)置有與多個傳感器支撐桿一一對應(yīng)的多個第一調(diào)節(jié)螺栓，位于右立柱后側(cè)的基礎(chǔ)梁上設(shè) 置有與多個傳感器支撐桿一一對應(yīng)的多個第二調(diào)節(jié)螺栓，所述第一調(diào)節(jié)螺栓和第二調(diào)節(jié)螺 栓螺桿端頭均設(shè)置有用于夾持傳感器支撐桿的護(hù)板。
[0007] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述基礎(chǔ)梁上均開設(shè)有 沿基礎(chǔ)梁長度方向延伸的第一條形孔；所述第一調(diào)節(jié)螺栓穿過左立柱前側(cè)基礎(chǔ)梁上的第一 條形孔，所述第二調(diào)節(jié)螺栓穿過左立柱后側(cè)基礎(chǔ)梁上的第二條形孔。
[0008] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述基礎(chǔ)梁上均開設(shè)有 沿基礎(chǔ)梁長度方向延伸的第二條形孔，所述第二條形孔位于第一條形孔的下方；兩個所述 基礎(chǔ)梁的一同側(cè)端與左立柱，以及兩個所述基礎(chǔ)梁的另一同側(cè)端與右立柱均第一連接螺栓 相連接，所述第一連接螺栓穿過第一條形孔或第二條形孔。
[0009] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：多個所述擋板的一同側(cè)端與 左立柱，以及多個所述擋板的另一同側(cè)端與右立柱均通過第二連接螺栓相連接，
[0010] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：包括兩個水平布設(shè)的頂梁，兩 個所述頂梁水平布設(shè)且分別設(shè)置在左立柱的前側(cè)和后側(cè)，兩個所述頂梁的一同側(cè)端均與左 立柱拆卸式連接，兩個所述頂梁的另一同側(cè)端均與右立柱拆卸式連接。
[0011] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述頂梁的一同側(cè)端與 左立柱，以及兩個所述頂梁的另一同側(cè)端與右立柱均通過第三連接螺栓相連接。
[0012] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：多個所述擋板均由槽鋼制成。
[0013] 上述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：至少一個基礎(chǔ)梁上設(shè)置有用 于標(biāo)示基礎(chǔ)梁長度的刻度。
[0014] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0015] 1、本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理。
[0016] 2、本實用新型左立柱和左底座，右立柱和右底座，基礎(chǔ)梁與左立柱和右立柱，擋板 與左立柱和右立柱，以及頂梁與左立柱和右立柱均通過螺栓連接，方便了拆卸和安裝，能夠 根據(jù)具體的實驗需要進(jìn)行快速組裝，使得實驗?zāi)Ｐ统叽缒軌蜻m時變化，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足 對不同相似比對象的模擬研究。并且拆卸后方便運(yùn)輸，實用性強(qiáng)。
[0017] 3、本實用新型通過調(diào)整第一調(diào)節(jié)螺栓和第二調(diào)節(jié)螺栓，使護(hù)板脫離對傳感器支撐 桿的支撐，調(diào)整壓力傳感器的高度，進(jìn)而模擬煤層開挖。避免在實驗過程中需要用鋸條等工 具人工開挖煤層，造成勞動強(qiáng)度大，且對上覆巖層擾動較大等諸多問題。
[0018] 4、使用本實用新型時，當(dāng)研究對象不涉及煤層及其底板巖層時，無需鋪設(shè)煤層及 其底板巖層相似模擬材料，可直接在壓力傳感器上表面鋪設(shè)頂板相似材料。
[0019] 5、本實用新型的實現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
[0020] 綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎合理，工作可靠性高，操作簡便，便于推 廣使用。
[0021] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的主視圖。
[0023] 圖2為本實用新型的俯視圖。
[0024] 圖3為本實用新型的左視圖。
[0025] 圖4為本實用新型傳感器支撐桿與壓力傳感器的連接關(guān)系示意圖。
[0026] 圖5為本實用新型第一調(diào)節(jié)螺栓和第二調(diào)節(jié)螺栓與傳感器支撐桿的連接關(guān)系示 意圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說明：
[0028] 1一左底座； 2-左立柱； 3-基礎(chǔ)梁；
[0029] 4 一第二條形孔； 5-第一調(diào)節(jié)螺栓；6-傳感器支撐桿；
[0030] 7 一右底座； 8-右立柱； 9 一第一連接螺檢；
[0031] 10-第一條形孔；11 一壓力傳感器；12-第二連接螺栓；
[0032] 13一擋板； 14一第二連接螺栓；15-頂梁；
[0033] 16-第二調(diào)節(jié)螺栓；17-鎖緊螺母； 18-護(hù)板；
[0034] 19一第一耳板； 20-第二耳板； 21-鉸軸；
[0035] 2 2-擋帽。

【具體實施方式】
[0036] 如圖1、圖2和圖3所示的一種組裝式平面相似模擬實驗裝置，包括左底座1、右底 座7、左立柱2、右立柱8和兩個基礎(chǔ)梁3 ;所述左立柱2堅直安裝在左底座1上且與左底座 1通過螺栓拆卸式連接，所述右立柱8堅直安裝在右底座7上且與右底座7通過螺栓拆卸式 連接；兩個所述基礎(chǔ)梁3水平布設(shè)且分別設(shè)置在左立柱2的前側(cè)和后側(cè)，兩個所述基礎(chǔ)梁3 的一同側(cè)端均與左立柱2拆卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁3的另一同側(cè)端均與右立柱8拆卸 式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁3的上方均設(shè)置有多個擋板13,多個所述擋板13的一同側(cè)端均與 左立柱2拆卸式連接，多個所述擋板13的另一同側(cè)端均與右立柱8拆卸式連接。
[0037] 結(jié)合圖4和圖5,兩個所述基礎(chǔ)梁3之間設(shè)置有沿基礎(chǔ)梁3長度方向布設(shè)的多個壓 力傳感器11和與所述壓力傳感器11 一一對應(yīng)設(shè)置的多個傳感器支撐桿6,所述壓力傳感器 11的底壁設(shè)置有第一耳板19和第二耳板20,所述傳感器支撐桿6的上端伸入第一耳板19 和第二耳板20之間，所述第一耳板19、第二耳板20和傳感器支撐桿6通過鉸軸21連接，所 述鉸軸21的一端設(shè)置有擋帽22,所述鉸軸21的另一端套有鎖緊螺母17。
[0038] 結(jié)合圖4和圖5,位于左立柱2前側(cè)的基礎(chǔ)梁3上設(shè)置有與多個傳感器支撐桿6 一一對應(yīng)的多個第一調(diào)節(jié)螺栓5,位于右立柱8后側(cè)的基礎(chǔ)梁3上設(shè)置有與多個傳感器支撐 桿6 -一對應(yīng)的多個第二調(diào)節(jié)螺栓16,所述第一調(diào)節(jié)螺栓5和第二調(diào)節(jié)螺栓16螺桿端頭均 設(shè)置有用于夾持傳感器支撐桿6的護(hù)板18。
[0039] 結(jié)合圖1和圖5,兩個所述基礎(chǔ)梁3上均開設(shè)有沿基礎(chǔ)梁3長度方向延伸的第一條 形孔10 ;所述第一調(diào)節(jié)螺栓5穿過左立柱2前側(cè)基礎(chǔ)梁3上的第一條形孔10,所述第二調(diào) 節(jié)螺栓16穿過左立柱2后側(cè)基礎(chǔ)梁3上的第二條形孔4。
[0040] 如圖1所示，兩個所述基礎(chǔ)梁3上均開設(shè)有沿基礎(chǔ)梁3長度方向延伸的第二條形 孔4,所述第二條形孔4位于第一條形孔10的下方；兩個所述基礎(chǔ)梁3的一同側(cè)端與左立 柱2,以及兩個所述基礎(chǔ)梁3的另一同側(cè)端與右立柱8均第一連接螺栓9相連接，所述第一 連接螺栓9穿過第一條形孔10或第二條形孔4。
[0041] 如圖1所示，多個所述擋板13的一同側(cè)端與左立柱2,以及多個所述擋板13的另 一同側(cè)端與右立柱8均通過第二連接螺栓12相連接，
[0042] 如圖1所示，該實驗裝置還包括兩個水平布設(shè)的頂梁15,兩個所述頂梁15水平布 設(shè)且分別設(shè)置在左立柱2的前側(cè)和后側(cè)，兩個所述頂梁15的一同側(cè)端均與左立柱2拆卸式 連接，兩個所述頂梁15的另一同側(cè)端均與右立柱8拆卸式連接。
[0043] 如圖1所示，兩個所述頂梁15的一同側(cè)端與左立柱2,以及兩個所述頂梁15的另 一同側(cè)端與右立柱8均通過第三連接螺栓14相連接。
[0044] 本實施例中，多個所述擋板13均由槽鋼制成。至少一個基礎(chǔ)梁3上設(shè)置有用于標(biāo) 示基礎(chǔ)梁3長度的刻度。
[0045] 該組裝式平面相似模擬實驗裝置主要用于模擬煤層開挖時頂板或底板的受力情 況，先將左立柱2與左底座1以及右立柱8和右底座7連接穩(wěn)固，將其中一個立柱和其中一 個底座擺在預(yù)定的位置，然后利用所述基礎(chǔ)梁3上的刻度確定另一個立柱和底座的位置， 再利用所述頂梁15以同樣的間距固定左立柱2和右立柱8的頂端。所述左底座1、左立柱 2、右底座7、右立柱8、基礎(chǔ)梁3和頂梁15固定后，在所述基礎(chǔ)梁3之間鋪設(shè)可調(diào)節(jié)角度的壓 力傳感器11，所述壓力傳感器11可根據(jù)實驗需要繞鉸軸21轉(zhuǎn)到預(yù)定角度α后，通過鎖緊 螺母17對壓力傳感器11的角度進(jìn)行固定。然后再安裝各個擋板13,隨后將相似模擬材料 裝入由各擋板13構(gòu)成的腔室內(nèi)，相似模擬材料會根據(jù)壓力傳感器11的角度進(jìn)而成型為待 模擬的煤層形狀，進(jìn)而通過壓力傳感器11對相似模擬材料進(jìn)行檢測。進(jìn)而通過調(diào)整第一調(diào) 節(jié)螺栓5和第二調(diào)節(jié)螺栓16,使護(hù)板18脫離對傳感器支撐桿6的支撐，調(diào)整壓力傳感器11 的高度，進(jìn)而模擬煤層開挖。避免在實驗過程中需要用鋸條等工具人工開挖煤層，造成勞動 強(qiáng)度大，且對上覆巖層擾動較大等諸多問題。當(dāng)研究對象不涉及煤層及其底板巖層時，無需 鋪設(shè)煤層及其底板巖層相似模擬材料，可直接在壓力傳感器11上表面鋪設(shè)頂板相似材料。
[0046] 本實施例中，該組裝式平面相似模擬實驗裝置的左立柱2和左底座1，右立柱8和 右底座7,基礎(chǔ)梁3與左立柱2和右立柱8,擋板13與左立柱2和右立柱8,以及頂梁15與 左立柱2和右立柱8均通過螺栓連接，方便了拆卸和安裝，能夠根據(jù)具體的實驗需要進(jìn)行快 速組裝，使得實驗?zāi)Ｐ统叽缒軌蜻m時變化，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足對不同相似比對象的模擬研 究。并且拆卸后方便運(yùn)輸，實用性強(qiáng)。
[0047] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍 屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：包括左底座（1)、右底座（7)、左立柱 (2)、右立柱（8)和兩個基礎(chǔ)梁（3);所述左立柱（2)堅直安裝在左底座（1)上且與左底座 (1) 拆卸式連接，所述右立柱（8)堅直安裝在右底座（7)上且與右底座（7)拆卸式連接；兩 個所述基礎(chǔ)梁（3)水平布設(shè)且分別設(shè)置在左立柱（2)的前側(cè)和后側(cè)，兩個所述基礎(chǔ)梁（3) 的一同側(cè)端均與左立柱（2)拆卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁（3)的另一同側(cè)端均與右立柱（8) 拆卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁（3)的上方均設(shè)置有多個擋板（13)，多個所述擋板（13)的一 同側(cè)端均與左立柱（2)拆卸式連接，多個所述擋板（13)的另一同側(cè)端均與右立柱（8)拆 卸式連接，兩個所述基礎(chǔ)梁（3)之間設(shè)置有沿基礎(chǔ)梁（3)長度方向布設(shè)的多個壓力傳感器 (11)和與所述壓力傳感器（11) 一一對應(yīng)設(shè)置的多個傳感器支撐桿（6)，所述壓力傳感器 (11)的底壁設(shè)置有第一耳板（19)和第二耳板（20)，所述傳感器支撐桿￠)的上端伸入第 一耳板（19)和第二耳板（20)之間，所述第一耳板（19)、第二耳板（20)和傳感器支撐桿（6) 通過鉸軸（21)連接，所述鉸軸（21)的一端設(shè)置有擋帽（22)，所述鉸軸（21)的另一端套有 鎖緊螺母（17)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：位于左立柱（2) 前側(cè)的基礎(chǔ)梁（3)上設(shè)置有與多個傳感器支撐桿（6) -一對應(yīng)的多個第一調(diào)節(jié)螺栓（5)，位 于右立柱（8)后側(cè)的基礎(chǔ)梁（3)上設(shè)置有與多個傳感器支撐桿（6) -一對應(yīng)的多個第二調(diào) 節(jié)螺栓（16)，所述第一調(diào)節(jié)螺栓（5)和第二調(diào)節(jié)螺栓（16)螺桿端頭均設(shè)置有用于夾持傳感 器支撐桿（6)的護(hù)板（18)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述基礎(chǔ) 梁（3)上均開設(shè)有沿基礎(chǔ)梁（3)長度方向延伸的第一條形孔（10);所述第一調(diào)節(jié)螺栓（5) 穿過左立柱（2)前側(cè)基礎(chǔ)梁（3)上的第一條形孔（10)，所述第二調(diào)節(jié)螺栓（16)穿過左立柱 (2) 后側(cè)基礎(chǔ)梁（3)上的第二條形孔（4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述基礎(chǔ) 梁（3)上均開設(shè)有沿基礎(chǔ)梁（3)長度方向延伸的第二條形孔（4)，所述第二條形孔（4)位于 第一條形孔（10)的下方；兩個所述基礎(chǔ)梁（3)的一同側(cè)端與左立柱（2)，以及兩個所述基 礎(chǔ)梁（3)的另一同側(cè)端與右立柱（8)均第一連接螺栓（9)相連接，所述第一連接螺栓（9) 穿過第一條形孔（10)或第二條形孔（4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：多個所述擋板 (13)的一同側(cè)端與左立柱（2)，以及多個所述擋板（13)的另一同側(cè)端與右立柱（8)均通過 第二連接螺栓（12)相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：包括兩個水平 布設(shè)的頂梁（15)，兩個所述頂梁（15)水平布設(shè)且分別設(shè)置在左立柱（2)的前側(cè)和后側(cè)，兩 個所述頂梁（15)的一同側(cè)端均與左立柱（2)拆卸式連接，兩個所述頂梁（15)的另一同側(cè) 端均與右立柱（8)拆卸式連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：兩個所述頂梁 (15)的一同側(cè)端與左立柱（2)，以及兩個所述頂梁（15)的另一同側(cè)端與右立柱（8)均通過 第三連接螺栓（14)相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：多個所述擋板 (13)均由槽鋼制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式平面相似模擬實驗裝置，其特征在于：至少一個基礎(chǔ) 梁（3)上設(shè)置有用于標(biāo)示基礎(chǔ)梁（3)長度的刻度。
【文檔編號】G01N33/24GK203838149SQ201420253918
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月17日
【發(fā)明者】趙兵朝, 劉樟榮, 余學(xué)義, 同超, 陳大陽, 許文強(qiáng), 劉俊杰, 張冬冬 申請人:西安科技大學(xué)