[发明专利]一种岩层移动模型架加载装置及实验方法

权利要求书

1.一种岩层移动模型架加载装置，包括底座(9)，底座(9)上设有机架(7)，机架(7)左右设有前后护板(8)，底座(9)、机架(7)和前后护板(8)之间形成上部敞开的空腔，空腔内设置模拟岩层，机架(7)上部设有液压油缸(4)；其特征在于：还包括手动液压泵(1)、两位四通换向阀(16)、手动控制阀门(5)、液压表(6)、弹簧底座(10)、刚性金属柱(11)，手动液压泵(1)设有进油管(2)和回油管(3)，进油管(2)与两位四通换向阀(16)的进油口相连，回油管(3)与两位四通换向阀(16)的回油口相连，液压油缸(4)的无杆腔与两位四通换向阀(16)的工作油口一相连，液压油缸(4)的有杆腔与两位四通换向阀(16)的工作油口二相连，在液压油缸(4)的无杆腔与两位四通换向阀(16)的工作油口一相连的管路上设有手动控制阀门(5)和液压表(6)，液压油缸(4)的活塞杆下部设有刚性金属柱(11)，在所述模拟岩层上表面与刚性金属柱(11)相对应的位置设有弹簧底座(10)。

2.根据权利要求1所述的一种岩层移动模型架加载装置，其特征在于：所述刚性金属柱(11)端部设有与液压油缸(4)的活塞杆相匹配的定位孔(15)。

3.根据权利要求1所述的一种岩层移动模型架加载装置，其特征在于：所述弹簧底座(10)包括压缩弹簧(12)、刚性套筒(13)和刚性金属片(14)，刚性套筒(13)内径与刚性金属柱(11)外径相匹配，在刚性套筒(13)下部焊接刚性金属片(14)，压缩弹簧(12)置于刚性套筒(13)中。

4.根据权利要求1所述岩层移动模型架加载装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在空腔内铺设相似材料，并安装位移计，待相似材料晾干，形成模拟岩层；

b、将液压油缸(4)的活塞杆与刚性金属柱(11)连接，将弹簧底座(10)置于每一个刚性金属柱(11)的正下方；

c、开始进行加载，开启手动控制阀门(5),手动控制手动液压泵(1)，使液压油经进油管(2)进入液压油缸(4)的无杆腔，液压油缸施(4)的活塞杆伸出并通过刚性金属柱(11)和弹簧底座(10)向下挤压模拟岩层，模拟上覆岩层的自重，在加载过程中观察液压表，使液压表(6)显示至设定的压力读数，然后闭合手动控制阀门(5)，停止手动控制手动液压泵(1)；

d、拆下前后护板(8)，模拟巷道开挖，在开挖过程中，当液压表(6)的读数小于设定的压力读数时，开启手动控制阀门(5)，开启手动液压泵(1)，通过进油管(2)进油，使液压表(6)的读数恢复至原来设定读数；

f、记录整个模拟岩层的位移，观察实验过程中模拟岩层的垮落；

g、实验结束后，两位四通换向阀(16)换向，液压油缸(4)的无杆腔与两位四通换向阀(16)的工作油口二相连，液压油缸(4)的有杆腔与两位四通换向阀(16)的工作油口一相连，开启手动控制阀门(5)，开启手动液压泵(1)，使液压油经进油管(2)进入液压油缸(4)的有杆腔，液压油缸施(4)的活塞杆回缩，将弹簧底座(10)和刚性金属柱(11)撤掉。