[发明专利]一种可旋转式相似材料模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种可旋转式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、上部千斤顶、下部千斤顶、外加竖杆、外加横杆、支撑杆、圆形螺栓孔、固定杆、固定底座、条形螺栓孔和旋转轴，其中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、由前挡板和后挡板组成的矩形挡板、实验台顶梁、中部千斤顶、加压板；模型架底座、模型架竖梁、模型架顶梁均采用型钢材料并采用焊接方式固定在一起组成模型架，模型架竖梁由左竖梁和右竖梁组成；矩形挡板两端、实验台侧板、固定杆两端均设有圆形螺栓孔，固定底座中部设有条形螺栓孔，固定底座焊接固定在模型架底座上，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焊接固定在一起，固定杆的数量与长度根据实验需求确定；矩形挡板沿竖直方向依次放置，通过两端圆形螺栓孔与实验台侧板焊接固定在一起，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；外加横杆与左侧板以及右侧板焊接固定在一起，外加竖杆与实验台顶梁以及实验台底板焊接固定在一起，外加横杆、外加竖杆均与旋转轴焊接固定在一起，旋转轴固定在支撑杆的顶部，支撑杆的两端分别与旋转轴和模型架底座焊接固定在一起，实验台通过外加横杆、外加竖杆、旋转轴与支撑杆连接在一起，通过旋转轴的旋转实现实验台的旋转；加压板与中部千斤顶固定在一起，中部千斤顶与实验台顶梁固定在一起，加压板将中部千斤顶的压力均匀施加在铺设的相似材料上；上部千斤顶分别与模型架顶梁、实验台顶梁铰接，下部千斤顶分别与模型架底座、实验台底板铰接，以实现旋转的目的。

2.一种采用如权利要求1所述装置对倾斜岩层进行相似材料模拟实验的方法，其特征在于具体步骤如下：

S1：拆除固定杆，使实验台处于可旋转状态；

S2：对上部千斤顶和下部千斤顶加压，在液压作用下，实验台通过旋转轴进行旋转，直至旋转至设定角度即岩层倾角；

S3：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8加装在实验台侧板上，并形成工作槽；

S4：安装固定杆，保证实验台的稳定性；

S5：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；

S6：逐根拆除固定杆，解除实验台侧板与固定底座间的固定，上部千斤顶和下部千斤顶泄压，将实验台复位，复位后，再将固定杆重新固定，以增加实验台的稳定性；

S7：静置一段时间待相似材料晾干后，拆除矩形挡板，中部千斤顶通过加压板将应力均匀施加在相似材料上。