[实用新型]一种三维相似模拟材料模拟试验位移测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种相似模拟实验装置，尤其涉及一种三维相似模拟材料模拟试验位移测量装置。

背景技术

覆岩运动规律是采矿工程的重要研究内容，但因其研究对象相对隐蔽给研究带来了诸多不便。

相似模拟是在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型，借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，利用在模型上的研究结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及岩体压力分布规律。

因此，采用相似模拟材料模拟的方法，在研究开采沉陷引起的覆岩运动及其地表移动规律时,可以直观的表达出在工作面推进过程中，所引起的覆岩及其地表的水平位移、下沉量及其移动规律，为我们研究上覆岩层运动规律提供了方便。

但现有技术中，对于三维相似模拟试验而言，要想监测覆岩内任意点的位移变化过程仍难以实现。

中国专利申请CN201653319U公开了一种立体分布式位移测量装置，其包括多只位移数值读取器与相同数量的坚硬金属片，其中位移数值读取器与坚硬金属片一一对应，在各自对应的一只位移数值读取器与一只坚硬金属片之间通过一根鱼线连接；

其通过以埋设的方式固定在模型内部的坚硬金属片如铁片或钢片等，在模型内部出现模拟岩层运动变化时，该高度层上的坚硬金属片带动鱼线，由鱼线拉伸位移数值读取器，通过位移数值读取器观测读取位移值，进而实现对模型内部岩层位移运动的观测。

但是，这种结构形式的测量装置存在诸多不足之处，主要表现在：

1、在试验过程中，立体分布式位移测量装置不可避免地将对覆岩施加外力，将影响试验结果的准确性；

2、读数不连续，因而可能出现对因回采引起的覆岩运动突变点监测不到的问题；

3、其工作原理仅限于立体分布式位移测量装置，因而只能监测到覆岩下沉，而无法监测到覆岩抬升，使得模拟实验结果不全面、不真实、不准确。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种精度高、实验过程中具有自动读取数据功能、可以实现覆岩运动过程的全记录，并可同时监测到覆岩的上升和下降运动规律的三维相似模拟材料模拟试验位移测量装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是，一种三维相似模拟材料模拟试验位移测量装置，其特征在于，包括用于盛放相似模拟材料的框架结构部分和位移监测单元；

所述用于盛放相似模拟材料的框架结构部分整体呈无上盖的箱体结构，包括矩形底座、分别竖直固定连接在底座四个顶角位置处的四根立柱和可拆卸连接的活动挡板；

所述箱体结构内部的相似模拟材料为层状结构，在竖直方向上依次分为若干层；

所述立柱为顶角朝外的角钢，所述角钢的两外侧面上均匀开设有若干螺孔；

所述活动挡板数量为若干，每一活动挡板的两端均分别开设有若干通透孔，并通过螺栓固定连接在所述角钢的两外侧面上的不同层高位置；

每一活动挡板的侧面上都均匀开设有若干数量的条状缺口；

所述位移监测单元包括储液箱、高压胶管、多通、微压力传感装置、采集仪和计算机；

所述储液箱的顶部两侧分别设置有一透气孔和一注液口；

所述储液箱的底部出液口的标高高于所述用于盛放相似模拟材料的框架结构部分的顶部，并通过管道与所述多通的进液口连接；

所述微压力传感装置数量为若干，每个微压力传感装置的进液管口分别通过相应的高压胶管连接在所述多通的不同出液口上；

所述微压力传感装置包括壳体，所述壳体内部左右两侧分别为压力变送器和储液腔；

所述储液腔与所述进液管口贯通；

所述储液腔靠近压力变送器的一侧的内壁上安装有一微压力传感器，所述储液腔的另一侧上方壁面上设置有一放气孔；

所述放气孔内拧入一封堵用螺栓；

所述微压力传感器与所述压力变送器通讯连接，所述压力变送器通过所述数据线与所述采集仪通讯连接；

所述采集仪具有以太网接口，用于通过网线与所述计算机通讯连接；

所述位移监测单元中的微压力传感装置均匀埋设在各不同层的相似模拟材料内部，各数据线、各高压胶管分别从活动挡板的侧面上的相应的条状缺口中穿出，与设置在所述用于盛放相似模拟材料的框架结构部分的外部的其余部件连接成一体；

所述储液箱的出液口位于所述用于盛放相似模拟材料的框架结构部分顶部的上方。

优选为，上述相似模拟材料的层数为五层，自下而上依次为底板、煤层、冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。