[发明专利]巷帮充填体承载性能的原位测试系统及其测试方法

权利要求书

1.一种巷帮充填体承载性能的原位测试系统，其特征在于，它由加载控制系统、压力支撑系统和位移测量系统组成，其中：

所述的加载系统是由乳化液泵站、加载控制箱和单体液压支柱连接组成；加载控制箱是一个带有进液口和出液口的高压油箱；进液口通过进液阀门与乳化液泵站接通，出液口与单体液压支柱的高压管路接通；高压油箱上连接一个反映出单体液压支柱支撑力的测压表；

所述的压力支撑系统包括顶梁和承压板；要求承压板的厚度不小于20mm，承压板的长度大于充填体上表面的长度，在承压板上表面均匀焊接有柱窝；

所述的位移测量系统依次由垫块、安放在垫块上的底座和电子游标卡尺构成；底座是一个带有凹槽的方形木块；电子游标卡尺竖直插入在底座凹槽内。

2.如权利要求1所述的原位测试系统，其特征在于，所述的单体液压支柱为6-9根，高压油箱的出液口也相应为6-9个。

3.如权利要求1或2所述的原位测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：清理巷帮充填的巷道，按常规方法堆砌充填体，充填堆砌到离巷道顶板的足以安放单体液压支柱的高度时，在充填体上表面安放承压板；承压板伸出充填体侧向后处于悬臂状态；

第二步：在悬臂下面的巷道底板上依次布置垫块和带有凹槽的底座；将电子游标卡尺竖直插入到底座凹槽内，使电子游标卡尺的移动外量爪顶在承压板悬臂处；

第三步：将单体液压支柱安放到承压板上的柱窝内，当单体液压支柱垂直摆正后，在单体液压支柱与巷道顶板之间安放上顶梁；同时将乳化液泵站、加载控制箱、单体液压支柱三者通过高压管路相连接；

第四步：开启加载控制箱上的进液阀门，使单体液压支柱托顶梁缓慢升起，当顶梁与巷道顶板刚好接触时，关闭阀门，记录下电子游标卡尺的初始读数；然后重新开启加载控制箱上的阀门，使单体液压支柱通过承压板向充填体施加压力，在施压过程中，游标卡尺每移动一定的距离，记录相应的压力表压力值；

通过压力值和移动值换算出加载过程中不同时刻的充填体应力值σ及应变值ε；

应力换算公式如下：

σ=nπD24ab·pi---(1)]]>

式中：

n—单体液压支柱数量；

D—支柱内径，mm；

a—承压板与充填体接触面的长度，mm；

b—承压板宽度，mm；

p_i—第i次压力表的读数值，MPa；

应变换算公式如下：

ϵ=li-l0h---(2)]]>

式中：

l₀—电子游标卡尺初读数，mm；

l_i—第i次电子游标卡尺的读数值，mm；

h—测试之前的充填墙体高度，mm；

根据（1）、（2）式计算得到i个σ和ε值，然后再把i个σ和ε值做出加载过程中充填体的应力-应变关系曲线，从而确定出巷帮充填体的抗压强度和变形模量等承载性能参数。