[发明专利]二维物理相似模拟试验平台及其试验方法

说明书

本发明公开了一种二维物理相似模拟试验平台，包括底座、试验箱、倾角控制系统、应力传感器、应力采集器和应力采集分析仪；所述试验箱设置于所述底座顶部，所述试验箱一端与所述底座可转动连接，所述试验箱另一端与所述倾角控制系统连接，所述应力传感器设置于所述试验箱内部，所述应力传感器与所述应力采集器连接，所述应力采集器与所述应力采集分析仪连接；本发明还公开了二维物理相似模拟试验平台的试验方法，包括煤岩试验模型搭建、搭建防护、模型倾角控制、模拟采动以及应力采集分析等步骤；本发明提供的二维物理相似模拟试验平台及其试验方法，能够实现自动化调整角度，具有便捷，精确的优点。

技术领域

本发明涉及模拟试验装置技术领域，特别是涉及一种二维物理相似模拟试验平台及其试验方法。

背景技术

二维物理相似模拟试验主要用于研究煤岩在采动过程中，上覆岩层的垮落形态及变化规律；覆岩裂隙演化对瓦斯渗流特性的影响等。并将其理论、规律用于所模拟的煤矿，从而实现安全、高效开采。

在不考虑瓦斯吸附的条件下，二维物理相似模拟试验主要有两种类型：一种是不含倾角的二维物理相似模拟实验，另一种是有倾角的二维物理相似模拟试验。

目前，在倾角的控制方面主要采用的是人工控制方法。这种方法主要是：在实验平台的一端固定，然后将另一端垫高，通过固定点的角度尺人工控制倾斜度数。另外一种方法就是：先将试验平台放置水平，然后用卷尺量取平台底板距地面的高度；然后将实验平台一端固定，将另一端垫高，通过另一端上升的高度与水平高度差及底板的长度利用三角函数计算出角度。

人工控制角度的方法有一定的缺陷，利用角度尺控制倾角的方法，角度尺难以固定，导致结果误差较大并且升降高度控制难度大不能精确控制在试验设定的倾角。三角函数计算法由于测量过程中存在较大误差，也可能导致倾角误差较大。

因此，目前有倾角的二维物理相似模拟试验存在容易出现倾角误差，造成试验结果不精确的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维物理相似模拟试验平台及其试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现自动化调整角度，具有便捷，精确的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种二维物理相似模拟试验平台，包括底座、试验箱、倾角控制系统、应力传感器、应力采集器和应力采集分析仪；所述试验箱设置于所述底座顶部，所述试验箱一端与所述底座可转动连接，所述试验箱另一端与所述倾角控制系统连接，所述应力传感器设置于所述试验箱内部，所述应力传感器与所述应力采集器连接，所述应力采集器与所述应力采集分析仪连接；

所述倾角控制系统包括电机、丝杠和倾角控制器，所述电机设置于所述底座顶部，所述丝杠与所述电机的输出端连接，所述电机与所述倾角控制器连接，所述丝杠与所述试验箱螺纹连接。

优选地，所述试验箱包括底板、立柱和横钢条，所述立柱设置有两个，两个所述立柱分别设置于所述底板顶部两端，所述横钢条设置有两组，一组所述横钢条可拆卸连接于两个所述立柱的前侧壁之间，另一组所述横钢条可拆卸连接于两个所述立柱的后端侧壁之间。

优选地，所述底板一端设置有一带有铰接孔的铰接块，所述铰接块通过所述底座上设置的转轴与所述底座铰接，所述底板另一端设置有一升降块，所述升降块上设置有螺纹孔，所述升降块通过所述螺纹孔与所述丝杠螺纹连接。

优选地，所述应力传感器设置于所述试验箱底部。

优选地，所述试验箱上还设置有角度测试仪。

优选地，所述底板的前端侧壁上横向设置有第一测量钢尺，其中一个所述立柱的前端侧壁上竖向设置有第二测量钢尺。

优选地，所述底座包括两个底部带有万向轮的支撑架，两个所述支撑架之间活动连接有连杆。