[发明专利]流固耦合相似模拟的试验装置

说明书

本发明公开了一种流固耦合相似模拟的试验装置。该试验装置包括：台架，其包括：底座、立柱、横梁和导轨，所述底座通过其下表面能够滑动的设置在该导轨上；模拟箱体；垂直方向液压加载系统，其包括：第一可伸缩加压装置和上加压板，所述第一可伸缩加压装置通过上加压板对所述模拟箱体进行垂直压力加载；以及水平方向液压加载系统，其包括：第二可伸缩加压装置以及分别设置在第二可伸缩加压装置两端的抗压板和侧加压板，所述第二可伸缩加压装置通过侧加压板抵接模拟箱体对其进行侧向压力加载。该试验装置的水平液压加载模块化，每块可单独控压，实现精准调压。顶部垂直加压可控，模拟地层不同深度荷载，可施加不均匀压力。

技术领域

本发明涉及煤炭开采领域，特别涉及一种流固耦合相似模拟的试验装置。

背景技术

现有技术采用刚性二维平面模型对高效开采覆岩运移、顶板含水层突水溃砂潜在风险等一系列现象进行流固耦合相似模拟实验。

该二维平面模型无法真实反映井下开采立体三维空间层位关系；单纯的固体材料相似模拟，无法实现固液耦合、含水层突水溃沙、覆岩导水裂隙带发育等煤矿开采过程水害模拟；现有相似模拟试验台为二维平面模型，在施加侧向压力、巷道掘进与支护、井筒开凿应力场模拟等方面都显得力不从心。

另外，现有二维平面模型的密闭性不好，无法准确实现含水层模拟；模拟过程中岩层运移的宏观可视性较差，微观数据的采集精度较低；流体不能沿着采动过程中形成的裂隙流动；含水层、导水通道中的水压和水量无法及时调控和监测。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理的流固耦合相似模拟的试验装置，该流固耦合相似模拟的试验装置在宽度方向增加自由度，使得宽度可调，以适用于不同实验需求。该流固耦合相似模拟的试验装置的水平液压加载模块化，每块可单独控压，实现精准调压。顶部垂直加压可控，模拟地层不同深度荷载，可施加不均匀压力。该流固耦合相似模拟的试验装置的模拟箱体能够推进和拉出，正面采用玻璃钢可视化，易于观察记录。该模拟箱体内部设有防水密封内胆，提高实验精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种流固耦合相似模拟的试验装置，包括：台架，其包括：底座、立柱、横梁和导轨，所述导轨位于横梁的下方，为多条并排设置，所述底座通过其下表面能够滑动的设置在该导轨上，所述底座的上表面为箱体支撑面；模拟箱体，其为顶端开口的长方体形状，采用可拆卸墙板通过螺钉连接而成，该模拟箱体的内部具有内胆；垂直方向液压加载系统，其包括：第一可伸缩加压装置和上加压板，所述上加压板设置在第一可伸缩加压装置的下方，所述第一可伸缩加压装置通过上加压板对所述模拟箱体进行垂直压力加载；以及水平方向液压加载系统，其包括：第二可伸缩加压装置以及分别设置在第二可伸缩加压装置两端的抗压板和侧加压板，所述第二可伸缩加压装置通过侧加压板抵接模拟箱体对其进行侧向压力加载。

优选地，上述技术方案中，导轨为并排设置的四条。

优选地，上述技术方案中，立柱、底座和横梁均采用槽钢材料制作。

优选地，上述技术方案中，内胆的正面由玻璃钢制成，其余三面由橡胶构成。

优选地，上述技术方案中，第一可伸缩加压装置和第二可伸缩加压装置均为加压油缸。

优选地，上述技术方案中，第一可伸缩加压装置包括：设置在所述模拟箱体的顶部中央的二十五个加压油缸和设置在所述模拟箱体的顶部两侧的各三十五个油缸。

优选地，上述技术方案中，垂直方向液压加载系统和水平方向液压加载系统共设置有三个控制台。

优选地，上述技术方案中，垂直方向液压加载系统和水平方向液压加载系统还共设置有三个蓄能器。