[实用新型]一种地压模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭地下气化、岩土力学与地下工程，尤其涉及一种地压模拟装置。

背景技术

地压来自于岩石上覆岩层自身的重力，在硐室施工、煤炭地下气化和油页岩与煤共气化工程中，地压对硐室的稳定性、气化通道顶板和油页岩层的塌落有很大影响。目前实验室对硐室的变形和稳定性的研究主要采用数值模拟的方法，缺乏在一定地压下可以对硐室的表面变形和围岩内部变形进行原位观测的大型试验装置；在煤炭地下气化和油页岩与煤共气化的现场试验过程中，煤层顶板（油页岩层）受热膨胀导致煤层顶板岩石（油页岩层）的原应力平衡状态被破坏，在地压的作用下逐渐弯曲、变形后冒落，可能堵塞气化通道，而在实验室进行煤炭地下气化模型试验过程中，忽略了地压对煤层顶板（油页岩层）位移和应力的影响；因此需要在实验室中建立一种地压模拟装置，在模拟地压的作用下，对硐室的稳定性和气化过程煤层顶板（油页岩层）的位移和应力变化特征进行深入研究。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种地压模拟装置的技术方案；对硐室的稳定性和气化过程顶板的位移和应力变化进行测定。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种地压模拟装置，用于模拟地下工程上覆岩层产生的地压，包括填料箱、压箱；所述填料箱是上端开口的箱体，所述压箱的侧壁具有与填料箱箱体的侧壁对应的形状，压箱设置在填料箱的上方，压箱进行垂直往复运动进入和升出填料箱的箱体。

更进一步，所述压箱由多个加压油缸驱动进行垂直往复运动进入和升出填料箱的箱体，多个加油油缸安装在一个承压横梁上；对应每个加压油缸设有一个位移传感器，所述位移传感器的外壳固定在承压横梁上，位移传感器的滑动端固定在压箱上。

在所述填料箱的周边设有多支垂直方向的导柱，所述承压横梁沿导柱进行垂直往复运动。

在所述承压横梁上设有升降油缸，所述升降油缸的缸臂向下伸出承压横梁顶压在填料箱上推动承压横梁升起；在导柱上设有卡键槽，当承压横梁下降到最下端位置时，承压横梁的与导柱配合处的上端面位于所述卡键槽之下，承压横梁通过插入在每个卡键槽中的卡键被锁定在下降位置。

更进一步，所述压箱与填料箱箱壁之间的间隙不大于5mm。

在所述填料箱的上端面开口边沿设有密封圈，所述密封圈封闭压箱的侧壁和填料箱的上端面。

更进一步，所述填料箱箱体的内壁是耐火硅层，由所述耐火硅层向外依次设有岩棉保温层、采用高温合金钢的结构密封层、钢筋混凝土耐压层。

所述填料箱箱体被埋在地下，填料箱的上端面露出地面。

更进一步，所述填料箱为矩形，在矩形填料箱长边的两侧设有位置互相对应的支座，所述导柱固定安装在所述支座上，所述升降油缸的缸臂向下伸出顶压在支座上推动承压横梁升起。

所述矩形填料箱的开口尺寸为长4.45m、宽1.17m，填料箱开口的深度为1.57m，填料箱在地下的埋深为1.17m；填料箱的两侧每侧设有位置互相对应的四个支座，所述承压横梁包括四个并排连接的向上凸出的鱼腹梁，每个所述鱼腹梁的两端与两支对应的导柱滑动配合进行垂直往复运动；在所述承压横梁的四角设有四只升降油缸。

本实用新型的有益效果是：可以非常方便真实的模拟岩石上覆岩层的压力，通过对填料箱内的填料施加压力，模拟一定深度范围内的地压，并通过在所述的填料中设置热源，对所述的填料进行加热，监测在一定地压下受热地层的位移和应力变化，测定硐室的稳定性和气化过程顶板的位移和应力变化，为研究地层的力学特性和破坏特征提供依据。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型结构图，填料箱采用侧剖视；

图2是本实用新型结构图，填料箱采用横剖视；

图3是本实用新型操作图，填料箱采用横剖视。

具体实施方式

一种地压模拟装置，用于模拟地下工程上覆岩层产生的地压，包括填料箱、压箱；所述填料箱是上端开口的箱体，所述压箱的侧壁具有与填料箱箱体的侧壁对应的形状，压箱设置在填料箱的上方，压箱进行垂直往复运动进入和升出填料箱的箱体。

所述压箱由多个加压油缸驱动进行垂直往复运动进入和升出填料箱的箱体，多个加油油缸安装在一个承压横梁上；对应每个加压油缸设有一个位移传感器，所述位移传感器的外壳固定在承压横梁上，位移传感器的滑动端固定在压箱上。