[发明专利]模拟冲击型岩爆实验设备

说明书

技术领域

本发明涉及深部矿山工程岩体力学和岩土工程研究领域，特别涉及一种模拟冲击型岩爆实验设备。

背景技术

随着矿山、水利水电、铁路(公路)交通隧道等岩土工程向深部发展，岩爆作为一种深部矿井中一种非常危险的灾害现象，其发生越来越频繁。岩爆具有突发性、猛烈性，破坏时弹射出的岩石碎块携带着大量的能量，会对设备和人员造成威胁，严重的还会危及生命。

众所周知，爆破是目前大型水利、隧道、矿山工程、核电工程岩体开挖必不可少的施工手段。炸药在岩体中爆炸瞬时释放出大量的爆炸能，产生爆炸冲击波和应力波，以动载荷的形式作用于周围岩体，使周围岩体产生破碎和损伤，甚至发生岩爆。目前用于岩样试件实验的实验设备大都刚性不好，实验过程中不能精确保证X方向、Y方向、Z方向作用力的垂直加载，从而难以诱发岩爆现象产生，并且影响对岩爆机理的分析、研究。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种刚性好的模拟冲击型岩爆实验设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明模拟冲击型岩爆实验设备，包括机架、试件盒总成、安装在所述机架上的X轴方向加载机构、Y轴方向加载机构和Z轴方向加载机构，以及用于分别控制所述X轴方向加载机构、Y轴方向加载机构和Z轴方向加载机构的三套控制系统。其中，所述X轴方向加载机构包括：4根X向支撑柱、第一X向框架、第二X向框架、X向加载液压缸和X向丝杠。4根X向支撑柱布置成矩形；第一X向框架安装在所述机架上，并固定在所述4根X向支撑柱的一端；第二X向框架安装在所述机架上，并固定在所述4根X向支撑柱的另一端，且与所述第一X向框架对正；X向加载液压缸固定安装在所述第一X向框架中央位置；X向丝杠安装在所述第二X向框架中央位置，其中心线与所述X向加载液压缸的活塞杆中心线位于同一条直线上，所述X向丝杠的外端部安装有X向调节手轮，内端部安装有X向传感器。所述Y轴方向加载机构包括：4根Y向支撑柱、第一Y向框架、第二Y向框架、Y向加载液压缸和Y向丝杠。4根Y向支撑柱布置成矩形，并安装在所述机架上；第一Y向框架固定在所述4根Y向支撑柱的一端；第二Y向框架固定在所述4根Y向支撑柱的另一端，并与所述第一Y向框架对正；Y向加载液压缸固定安装在所述第一Y向框架中央位置；Y向丝杠安装在所述第二Y向框架中央位置，其中心线与所述Y向加载液压缸的活塞杆中心线位于同一条直接上，所述Y向丝杠的外端部安装有操作轮，内端部安装有Y向传感器。所述Z轴方向加载机构包括：4根Z向支撑柱、第一Z向框架、第二Z向框架、Z向加载液压缸和Z向丝杠。4根Z向支撑柱布置成矩形；第一Z向框架安装在所述机架上，并固定在所述4根Z向支撑柱的一端；第二Z向框架安装在所述机架上，并固定在所述4根Z向支撑柱的另一端，并与所述第一Z向框架对正；Z向加载液压缸固定安装在所述第一Z向框架中央位置；Z向丝杠安装在所述第二Z向框架中央位置，其中心线与所述Z向加载液压缸的活塞杆中心线位于同一条直接上，所述Z向丝杠的外端部安装有Z向调节手轮，内端部安装有Z向传感器。所述X向加载液压缸的活塞杆中心线线延长线、所述Y向加载液压缸的活塞杆中心线线延长线与所述Z向加载液压缸的活塞杆中心线延长线相交于同一中心点，所述试件盒总成放置在所述机架上，其中心与所述中心点重合。

所述机架上设有两对X向导轨，所述第一X向框架下面设有一对第一X向支脚，每个所述第一X向支脚下面安装有一个第一X向滚轮，所述第二X向框架下面设有一对第二X向支脚，每个所述第二X向支脚下面安装有一个第二X向滚轮，两个所述第一X向滚轮、两个第二X向滚轮分别与所述两对X向导轨配合工作。

所述机架上设有两对Z向导轨，所述第一Z向框架下面设有一对第一Z向支脚，每个所述第一Z向支脚下面安装有一个第一Z向滚轮，所述第二Z向框架下面设有一对第二Z向支脚，每个所述第二Z向支脚下面安装有一个第二Z向滚轮，两个所述第一X向滚轮、两个第二Z向滚轮分别与所述两对Z向导轨配合工作。

所述机架包括底座、通过立柱支撑在所述底座上的水平的工作台，所述第一X向框架、第二X向框架、4根Y向支撑柱、第一Z向框架、第二Z向框架均安装在所述工作台上，所述第二Y向框架设置在所述工作台与底座之间的空间内。

所述Y向支撑柱沿着竖直方向布置，并且所述Y向支撑柱的下端部穿过所述机架，每根所述Y向支撑柱下部配合有一个螺母，每根所述Y向支撑柱的下部套装有一个压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端抵顶在所述螺母上，下端抵顶在所述机架上。