[发明专利]一种制备模拟巷道变形实验模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备模拟巷道变形实验模型的方法，尤其适用于实验室有关巷道锚杆支护的相似模拟试验。

背景技术

对于研究巷道变形、移动及破坏的规律，尤其对涉及弹塑性、破碎、垮落等以具有各种形式空洞结构的多中物理力学过程的岩体力学问题，利用相似模拟是一种有效的研究方法。通过对锚杆与围岩相互作用的模拟研究可寻求锚杆受力与上覆岩层活动之间的联系，还可通过数个模型的类比试验寻求变动某一支护参数后对巷道变形的影响规律。

传统相似模拟实验中，施加锚杆的方法有预埋和在巷道成型后施加两种方法。传统预埋锚杆元件的方法无法对锚杆元件进行精确定位，在模型铺设过程中锚杆元件经常会产生移动而偏离设计的位置，且无法使锚杆元件外露一定的长度。如果在巷道成型后施加锚杆元件，则必须在巷道中打孔，由于模型尺寸的限制，打孔十分不便，大大增加了模型铺设的工作量，而且会造成巷道壁凹凸不平，在加压的过程中容易形成局部的应力集中。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、操作方便、模型模拟巷道变形实验的模型制备方法。

为实现上述目的，本发明的模拟巷道变形实验的模型制备方法，包括使用模型箱、向模型箱内填充模拟材料，还包括如下步骤：

a.当模型箱内的填充模拟材料充填至设定位置时，在模型箱的中部设定模拟巷道的位置，放置设定尺寸的模拟巷道元件，模拟巷道元件的断面为矩形筒状体，在模拟巷道元件的左、右两侧及顶部位置分别设置带有多个锚杆元件孔的木板；

b.从左、右两侧带有多个锚杆元件孔的木板下部开始插装头部带有钩子的锚杆元件，直至顶部带孔木板，同时向模型箱内填充模拟材料，边插装锚杆元件，边填充模拟材料，直至填充模拟材料充满模型箱，并压实；

c.待填充模拟材料成型后，抽出模拟巷道元件，并取下木板，完成模拟巷道的模型制备。

所述带有多个锚杆元件孔的木板为多层实木复合板，木板厚度与试验设定锚杆元件的外露段长度相等，木板长度与模拟巷道的长度相等。

所述的锚杆元件采用保险丝、铁丝、或钢丝制成。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)通过木板上钻孔的位置来控制锚杆元件在巷道中的位置，锚杆元件定位准确且模型铺设速度快，巷道表面平滑整齐，模型更美观；

(2)模型铺设的过程中，能够精确定位锚杆元件在巷道中的位置；

(3)通过调整木板的厚度来控制锚杆元件的外露长度，便于安装托盘和螺母等原件。

附图说明

图1为本发明的模拟巷道变形实验模型布局示意图。

图中：锚杆元件1，模拟巷道元件2，顶部木板3，左帮木板4，右帮木板5，模型箱6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的模拟巷道变形实验的模型制备方法，具体步骤如下：

a.使用模型箱6、向模型箱6内填充模拟材料，当模型箱6内的填充模拟材料充填至设定位置h1时，设定位置h1约为模型箱高度的1/5，根据实验设计确定，在模型箱6中部设定模拟巷道的位置，放置设定尺寸宽为b高为h的模拟巷道元件2，模拟巷道元件2的断面为矩形筒状体，在模拟巷道元件2的左、右两侧设置带有多个锚杆元件孔的左帮木板4、右帮木板5，在顶部位置设置带有多个锚杆元件孔的顶部木板3，所述带有多个锚杆元件孔的左、右、顶木板为多层实木复合板，木板厚度与试验设定锚杆元件的外露段长度相等，木板长度与模拟巷道的长度相等；

b.从左、右两侧带有多个锚杆元件孔的木板下部开始插装头部带有钩子的锚杆元件1，直至顶部带孔木板，同时向模型箱6内填充模拟材料，边插装锚杆元件1，边填充模拟材料，直至填充模拟材料充满模型箱6，并压实，所述的锚杆元件采用保险丝、铁丝、或钢丝制成；通过模拟巷道元件及木板的尺寸可以控制模型中巷道的大小，通过木板的厚度可以控制锚杆元件的外露长度，通过调节木板上小孔的位置可以改变锚杆元件在模型中的排列方式；

c.待填充模拟材料成型后，抽出模拟巷道元件2，并取下木板，完成模拟巷道的模型制备。模型中巷道的高度为h+t，宽度为b+2t，h为模拟巷道元件的高度，b为模拟巷道元件的宽度，t为带孔木板的厚度。