[发明专利]一种地下工程扰动相似模型试验台及试验方法

权利要求书

1.一种地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，包括模型箱，所述模型箱包括内框架、中框架、外框架，内框架套设于中框架内，中框架套设于外框架内；

所述内框架内顶部设置多个液压加载装置，内框架内底部设置多个水平向的第一直线滑轨，第一直线滑轨顶部与第一滑块滑动连接，第一滑块顶部设置试样箱，第一滑块和试样箱之间固设保护弹簧，内框架内底部和试样箱之间还设有缓冲保护层；所述试样箱的侧部和底部均设置消波层；

所述中框架内侧部设置多个竖直向的第二直线滑轨，内框架外侧侧部设置第二滑块与第二直线滑轨滑动连接，中框架内底部设置第一作动器和多个支撑弹簧，第一作动器和支撑弹簧顶部均与内框架外侧底部连接；

所述外框架内顶部设置多个水平向的第三直线滑轨，中框架外侧顶部设置第三滑块与第三直线滑轨滑动连接，外框架内底部设置多个水平向的第四直线滑轨，中框架外侧底部设置第四滑块与第四直线滑轨滑动连接，所述外框架内侧部设置第二作动器，第二作动器与中框架外侧侧部连接；

液压加载装置对试验箱内模型材料直接施压，可模拟巷道所受超前支承压力的作用；第一作动器产生振动对内框架加载使其沿第二直线滑轨上下移动，第二作动器产生振动对中框架加载使其沿第三直线滑轨、第四直线滑轨左右移动，可模拟距离巷道较远的采空区顶板周期性垮落产生的地震波对巷道稳定性的影响，仅开第一作动器时可以模拟巷道受上方煤层采掘扰动；同时开两个作动器时可以模拟附近煤层采掘扰动影响。

2.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述内框架、中框架和外框架的纵截面均呈回字形。

3.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述内框架由内框架顶梁、内框架底梁和内框架立柱围成整体框架。

4.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述试样箱内填设模型材料，模型材料中埋设巷道/隧道模型试样，试样箱顶部开口，试样箱的前板为有机玻璃板，试样箱左侧板设置为可拆卸式；所述内框架内侧部设置加固角钢。

5.如权利要求4所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述模型材料中埋设土压力盒，模型试样设置应变片，应变片和土压力盒均与应变采集仪连接，应变采集仪与试验台控制器连接。

6.如权利要求4所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述试样箱的底部和侧部均设置拾振器，拾振器与应变采集仪连接。

7.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述第一作动器设置于中框架底部中心处，多个支撑弹簧分设于第一作动器两侧。

8.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述液压加载装置和第二作动器均设有荷载分配结构，液压加载装置的加载端部还设有加载板，加载板两端均与荷载分配结构固接。

9.如权利要求1所述的地下工程扰动相似模型试验台，其特征是，所述第一直线滑轨、第二直线滑轨、第三直线滑轨、第四直线滑轨均设置可拆卸的固定螺栓以固定相应滑块的位置。

10.如权利要求1-9任一项所述的地下工程扰动相似模型试验台的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

制作巷道/隧道模型试样，模型试样外侧有支护结构，在支护结构外侧设置应变片，将模型试样置于试样箱内，并在试样箱内填筑模型材料，模型材料的预设位置处埋设土压力盒，应变片、土压力盒均与应变采集仪连接，将试验箱置于内框架中；

使液压加载装置对模型材料进行加载，达到模型材料的自重应力值后停止加载并维持该状态设定时间；

通过液压加载装置对模型材料施加超前支承压力，将第一作动器和/或第二作动器对模型材料进行采掘扰动模拟加载；

采掘扰动模拟加载至预设值、预设扰动频率和幅度，维持该状态设定时间，开始卸载，卸载完成后储存试验数据，完成试验。