[发明专利]一种倾斜岩层用相似材料模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种倾斜岩层用相似材料模拟实验装置，其特征在于主体结构包括模型架、实验台、滑动齿轮、圆形螺栓孔、固定杆、固定底座、条形螺栓孔、液压箱和下部千斤顶，其中模型架包括模型架底座、模型架竖梁以及由齿轮部和防偏导向部组成的导轨，实验台包括实验台底板、由左侧板和右侧板组成的实验台侧板、实验台顶梁、上部千斤顶、加压板以及由前挡板和后挡板组成的矩形挡板；导轨、模型架竖梁、固定底座均固定在模型架底座上；矩形挡板两端、实验台侧板、固定杆两端均设有圆形螺栓孔，固定杆的长度和数量根据实验需求确定；固定底座中部设有条形螺栓孔，固定杆通过圆形螺栓孔、条形螺栓孔将实验台侧板与固定底座固定在一起；矩形挡板沿竖直方向依次放置并通过两端的圆形螺栓孔与实验台侧板固定在一起，实验台侧板、实验台底板、矩形挡板共同构成箱式无盖结构的工作槽；加压板与上部千斤顶固定在一起，上部千斤顶与实验台顶梁固定在一起，实验台顶梁横向安装在实验台侧板的顶部；液压箱位于模型架底座中，下部千斤顶位于液压箱内；右侧板顶端设有滑动齿轮，滑动齿轮与导轨中的齿轮部相啮合，防偏导向部与齿轮部相配合用于防止滑动齿轮跑偏；下部千斤顶与液压箱之间、下部千斤顶与实验台底板之间、左侧板与模型架底座之间均采用铰接连结方式连接；导轨圆弧所对圆心角为100°，实验台的最大旋转角度为60°。

2.一种采用如权利要求1所述装置进行相似材料模拟实验的方法，其特征在于具体过程包括如下步骤：

S1：启动下部千斤顶，下部千斤顶在液压箱的液压作用下将实验台2顶起，实验台通过滑动齿轮沿着导轨旋转至设定角度，即岩层的倾斜角度；

S2：根据原始岩层厚度及实验设计，逐步将矩形挡板通过圆形螺栓孔加装在实验台侧板上，并形成工作槽；

S3：通过圆形螺栓孔、条形螺栓孔将固定杆分别与实验台侧板、固定底座连接在一起，以保证实验台的稳定性；

S4：按照实验设计，将相似材料逐层平铺进工作槽，夯实一层岩层后，继续铺设上一层岩层并夯实，直至将所有岩层铺设完毕，此过程与一般相似材料模拟实验过程无异；

S5：逐根拆除固定杆，解除实验台侧板与固定底座间的固定，下部千斤顶泄压，将实验台复位；复位后，再将固定杆重新固定，以增加实验台稳定性；

S6：静置一段时间待相似材料晾干后，拆除矩形挡板，上部千斤顶通过加压板将压力均匀施加在相似材料上。