[发明专利]平面变角可加载相似模拟实验装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及相似模拟实验装置及实验方法，特别涉及到用于岩土、地质、矿山等相似模拟实验装置及实验方法，属于实验仪器设备领域。 

背景技术

由于地下工程环境的复杂性及难于现场研究的制约，相似模拟实验成为了实现此类岩土、地质及矿山等复杂工程环境再现的一种重要科学研究手段。基于相似模拟理论和不同的研究目的，通过对岩层、硐室、坝体、边坡及巷(隧)道等研究内容的相似模拟实验，可以得出相关的技术参数，为实际工程的应用提供依据。而随着地下工程环境的进一步复杂化，对其相似模拟实验装置及实验方法的要求越来越高，而现有相似模拟实验装置在很大程度上难于适应复杂工程环境模拟的需要。 

传统的相似模拟实验装置分为加载相似模拟实验装置及转角相似模拟实验装置。加载相似模拟实验装置的加载机构为千斤顶，其加载数据主要是通过油路控制而实现，数据精度较低，且一般也只能模拟水平层面的加载实验。转角相似模拟实验装置为手动钢索控制，模型架角度不易控制、自稳性差、危险性大，经常造成装填模型的倒塌，同时转角相似模拟实验装置模拟的尺寸也相对较小。此两种相似模拟实验装置功能单一、利用率低，且均不能同时实现变角可加载相似模拟实验的需要，资源浪费严重。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述平面加载相似模拟实验装置不能实现变角、加载数据精度低及平面转角相似模拟实验装置不能加载、变角精度低、自稳性差的缺点，提供一种具有设计合理、角度可调、便于加载、方法操作简便及易于实现平面变角可加载相似模拟实验装置。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种平面变角可加载相似模拟实验装置，包括变角装置、加载装置、上固定装置及下固定装置，其特征在于：所述变角装置与上固定装置及下固定装置相接，所述的加载装置包括加载千斤顶、上承压板上垫、上承压板下垫、下承压板及力传感器，并通过上紧固螺栓与上固定装置相接，所述的上固定装置通过焊接成为一体，所述的下固定装置为实验装置底支承架。 

进一步，所述的变角装置是包括通过变角侧千斤顶两档伸缩的微调变角装置及变角侧千斤顶通过变角滑体在底支承座变角滑槽内移动的紧固变角装置，且变角滑体上螺栓与调试后变角滑槽内螺孔紧固连接。 

进一步，所述的紧固变角装置可在底支承座变角滑槽内移动，且变角滑体上螺栓与调试后变角滑槽内螺孔紧固连接。 

进一步，所述的力传感器通过线路与计算机数据采集系统相接。 

进一步，所述的加载装置为千斤顶升降装置，千斤顶升降装置通过顶紧固螺栓及加载千斤顶底盘固定在下承压板上，加载千斤顶上部通过上承压板下垫下设置的下承压板槽孔进行固定，上承压板上垫与上承压板下垫间设置力传感器，且力传感器通过线路与外部计算机数据采集系统相连。 

进一步，所述的上固定装置包括左安装架、右安装架、底安装架及槽钢，左安装架与右安装架均通过下部焊接与底安装架相接，左安装架与右安装架上部设置加载装置，并通过上紧固螺栓相连，槽钢两端通过连接螺栓与左安装、右安装架(或底安装架)前后面固定。 

进一步，所述的下固定装置包括底支承座、挡板及变角调试盘。 

进一步，所述的变角调试盘上设有变角滑槽与变角刻度盘。 

本发明还涉及一种应用上述平面变角可加载相似模拟实验装置进行相似模拟实验的方法，包括以下步骤： 

(1)实验装置装填相似材料时，转动紧固螺栓至取下左安装架与右安装架上端的上承压板上垫与上承板下垫，并将上承压板下垫中的力传感器连线和计算机数据采集系统相接； 

(2)升起变角底千斤顶使固定在一起的左安装架、右安装架及底安装架沿变角转轴转动，同时，调试变角侧千斤顶位置使左安装架、右安装架及底安装架达到指定角度，固定变角底千斤顶及变角侧千斤顶，使上固定装置达到稳定状态； 

(3)在左安装架与底安装、右安装架前后两侧安装水平方向的槽钢，并在对应的左安装架螺孔、底安装架螺孔和右安装架螺孔通过连接螺栓进行紧固组成装填空间，根据实验配比要求在装填空间装填相似材料，并按一定力度夯实。 

(4)在上固定装置组成的装置空间内根据实验配比要求装填相似材料，并按一定力度夯实； 

(5)通过变角装置中变角侧千斤顶及变角底千斤顶将装填相似材料后的上固定装置通过变角转动轴转动放回原位，在底安装架右侧通过固定螺栓与底支承座紧固；