一種巷道動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于巷道動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種巷道動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在井下深部巷道開挖推進(jìn)過程中，可能會(huì)引發(fā)巷道上覆巖體的斷裂，甚至可能面臨巖爆、沖擊地壓等巖石動(dòng)力災(zāi)害，這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致巖石爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲。目前，對(duì)于研究巷道受力過程中，巷道變形、移動(dòng)及破壞規(guī)律，尤其對(duì)涉及彈塑性、破碎、垮落等多種力學(xué)行為的巖體力學(xué)問題，利用相似材料模擬試驗(yàn)法已被廣泛認(rèn)為是一種有效的研究方法。然而，實(shí)驗(yàn)室相似材料模擬大型試驗(yàn)裝置中，巷道加載過程一般作為靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)過程處理，而當(dāng)巷道受到如上所述的具有瞬時(shí)性的動(dòng)態(tài)荷載時(shí)，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置往往不能實(shí)現(xiàn)。
[0003]由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提尚。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為避免上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供了一種巷道動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)設(shè)備。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種巷道動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)設(shè)備，包括試驗(yàn)臺(tái)、落錘、落錘升降裝置、落錘控制裝置以及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置；試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部設(shè)置有巷道，試驗(yàn)臺(tái)的頂端面上設(shè)置有相互平行的左導(dǎo)向柱和右導(dǎo)向柱，左、右導(dǎo)向柱均為內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，左、右導(dǎo)向柱之間設(shè)置有承壓柱，落錘能夠沿左、右導(dǎo)向柱上下滑動(dòng)Γ落錘控制裝置包括承壓柱瞬態(tài)卸壓應(yīng)力波施加機(jī)構(gòu)和防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)，承壓柱瞬態(tài)卸壓應(yīng)力波施加機(jī)構(gòu)包括錘擊塊，錘擊塊放置在承壓柱的頂端，落錘的初始位置位于錘擊塊與承壓柱疊放后錘擊塊的頂端，左、右導(dǎo)向柱上均設(shè)置有多個(gè)用于阻擋落錘下滑的限位塊，各限位塊所處的高度相同且各限位塊為可拆卸式限位塊，各限位塊的頂端面到落錘底端面的距離均小于承壓柱的頂端面到落錘底端面的距離，所述防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)位于各限位塊的下方；所述數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置包括數(shù)據(jù)收集分析機(jī)構(gòu)和安裝在試驗(yàn)臺(tái)周圍及內(nèi)部的攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)。
[0007]所述數(shù)據(jù)收集分析機(jī)構(gòu)包括超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、信號(hào)放大器、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、計(jì)算機(jī)以及設(shè)置在所述承壓柱底端、巷道頂?shù)装濉⑾锏赖淖笥蚁飵蜕系膽?yīng)變片和應(yīng)力傳感器，應(yīng)變片與超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀相連，應(yīng)力傳感器與信號(hào)放大器相連，超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀與信號(hào)放大器均與動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀相連，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀連接計(jì)算機(jī)。
[0008]所述落錘升降裝置包括吊環(huán)和吊環(huán)升降控制機(jī)構(gòu)，吊環(huán)設(shè)置在落錘頂端面的中央位置處，吊環(huán)升降控制機(jī)構(gòu)包括能夠與吊環(huán)相連或分離的磁感應(yīng)件、設(shè)置在左、右導(dǎo)向柱頂端的定位板、設(shè)置在定位板上的第一滑輪和第二滑輪、以及設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)一側(cè)的卷輪和控制開關(guān)，控制開關(guān)用于控制卷輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及控制磁感應(yīng)件的通電與斷電，所述吊環(huán)升降控制機(jī)構(gòu)還包括用于連接卷輪、第二滑輪、第一滑輪及磁感應(yīng)件的升降繩，以及用于連接控制開關(guān)與卷輪、控制開關(guān)與磁感應(yīng)件的電線繩，磁感應(yīng)件通電后與吊環(huán)分離，完成落錘的瞬時(shí)釋放，磁感應(yīng)件斷電后與吊環(huán)相連，啟動(dòng)卷輪，完成落錘的升降。
[0009]所述落錘、錘擊塊、承壓柱三者的重心位于同一條直線上，所述落錘與錘擊塊的接觸面、承壓柱與錘擊塊的接觸面均為光滑表面，所述承壓柱的高度大于錘擊塊的高度，承壓柱的橫向截面積大于錘擊塊的橫向截面積。
[0010]所述承壓柱瞬態(tài)卸壓應(yīng)力波施加機(jī)構(gòu)還包括用于對(duì)承壓柱施加橫向作用力的撞擊桿和施力部，所述施力部為人力或自動(dòng)施力機(jī)構(gòu)，撞擊桿的一端正對(duì)錘擊塊與承壓柱疊放后錘擊塊在豎直方向上的中央位置處，撞擊桿的另一端正對(duì)施力部。
[0011]所述撞擊桿的下方設(shè)置有用于支撐撞擊桿的支架，該支架為伸縮式支架，支架上設(shè)置有尚度調(diào)節(jié)開關(guān)。
[0012]所述防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在左導(dǎo)向柱的內(nèi)側(cè)底部的左定位塊和設(shè)置在右導(dǎo)向柱的內(nèi)側(cè)底部的右定位塊，左定位塊的頂端設(shè)置有左曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，右定位塊的頂端設(shè)置有右曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，左、右曲柄滑塊機(jī)構(gòu)均包括第一連桿和第二連桿，第二連桿的長(zhǎng)度大于第一連桿的長(zhǎng)度，左、右導(dǎo)向柱的相向內(nèi)側(cè)的相對(duì)位置處均開設(shè)有伸出槽，第二連桿的一端為自由端且該自由端能夠沿伸出槽進(jìn)出，第二連桿的另一端與第一連桿的一端相鉸接，左曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的第一連桿的另一端與左導(dǎo)向柱的內(nèi)壁固連，右曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的第一連桿的另一端與右導(dǎo)向柱的內(nèi)壁固連；所述防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)還包括用于帶動(dòng)左、右曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的第一、第二連桿動(dòng)作的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
[0013]所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括用于觸發(fā)左曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的左觸發(fā)機(jī)構(gòu)及用于觸發(fā)右曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的右觸發(fā)機(jī)構(gòu)，左、右觸發(fā)機(jī)構(gòu)均包括設(shè)置在第一連桿與第二連桿的鉸接處的銷軸和彈簧，彈簧的初始狀態(tài)為張緊狀態(tài)，銷軸的軸線垂直于左、右定位塊的頂端面所在的平面，左觸發(fā)機(jī)構(gòu)的彈簧的一端與第一、第二連桿的鉸接處固連、另一端與左導(dǎo)向柱的內(nèi)壁固連，右觸發(fā)機(jī)構(gòu)的彈簧的一端與第一、第二連桿的鉸接處固連、另一端與右導(dǎo)向柱的內(nèi)壁固連，落錘下落碰到承壓柱后彈起，彈起過程中，落錘的左、右端分別攜帶銷軸上移，第一、第二連桿在銷軸和彈簧的雙重作用力下運(yùn)動(dòng)并致使第二連桿從伸出槽內(nèi)伸出，從伸出槽內(nèi)伸出的第二連桿用于托持再次下落的落錘。
[0014]所述左、右導(dǎo)向柱均包括前壁、后壁、左壁和右壁；所述銷軸的頂端固連有擋塊，擋塊呈圓錐狀，擋塊包括相互固連的尖錐部和提起部，提起部與銷軸的頂端固連，尖錐部位于提起部的上方；左導(dǎo)向柱的后壁與右導(dǎo)向柱的前壁上均開設(shè)有銷軸安置槽，銷軸的一半置放于銷軸安置槽內(nèi)。
[0015]所述左觸發(fā)機(jī)構(gòu)的第一連桿與左導(dǎo)向柱的左壁的內(nèi)側(cè)面固連，左觸發(fā)機(jī)構(gòu)的彈簧與左導(dǎo)向柱的前壁的內(nèi)側(cè)面固連，左導(dǎo)向柱上的伸出槽開設(shè)在左導(dǎo)向柱的右壁的下部；右觸發(fā)機(jī)構(gòu)的第一連桿與右導(dǎo)向柱的右壁的內(nèi)側(cè)面固連，右觸發(fā)機(jī)構(gòu)的彈簧與右導(dǎo)向柱的后壁的內(nèi)側(cè)面固連，右導(dǎo)向柱上的伸出槽開設(shè)在右導(dǎo)向柱的左壁的下部。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
[0017]利用本實(shí)用新型可以完成瞬時(shí)加壓與卸壓試驗(yàn)，解決了目前大型試驗(yàn)裝置中只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)加載，缺乏動(dòng)態(tài)加載條件下試驗(yàn)研究的不足的問題，并且通過數(shù)據(jù)測(cè)量、傳輸與存儲(chǔ)可實(shí)時(shí)顯示巷道受力變形的情況。
【附圖說明】
[0018]圖1為進(jìn)行瞬時(shí)加壓試驗(yàn)時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為進(jìn)行瞬時(shí)卸壓試驗(yàn)時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型中除去落錘升降裝置后的承壓柱瞬態(tài)卸壓應(yīng)力波施加機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本實(shí)用新型中除去落錘升降裝置以及承壓柱瞬態(tài)卸壓應(yīng)力波施加機(jī)構(gòu)后的防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本實(shí)用新型中第一連桿、第二連桿、彈簧以及銷軸的連接關(guān)系示意圖。
[0023]圖6為利用本實(shí)用新型采用不同質(zhì)量落錘及不同下落高度時(shí)，承壓柱底端處應(yīng)力隨時(shí)間變化的情況示意圖。
[0024]其中，
[0025]1、試驗(yàn)臺(tái)2、左導(dǎo)向柱3、承壓柱4、限位塊5、防落錘二次撞擊承壓柱機(jī)構(gòu)6、落錘7、吊環(huán)8、定位板9、磁感應(yīng)件10、升降繩11、第二滑輪12、卷輪13、控制開關(guān)14、巷道15、應(yīng)變片16、應(yīng)力傳感器17、攝像機(jī)18、數(shù)碼相機(jī)19、信號(hào)放大器20、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀21、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀22、計(jì)算機(jī)23、右導(dǎo)向柱24、定位板25、錘擊塊26、撞擊桿27、支架28、高度調(diào)節(jié)開關(guān)29、左定位