[发明专利]一种可旋转式相似材料模拟实验装置及方法

说明书

本发明属于相似材料模拟实验技术领域，涉及一种可旋转式相似材料模拟实验装置及方法，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，通过实验台的旋转将倾斜岩层的铺设过程变为水平岩层的铺设过程，大大减小了实验难度，操作简单且有效。

技术领域：

本发明属于相似材料模拟实验技术领域，涉及一种针对倾斜岩层的可旋转式相似材料模拟实验装置及方法。

背景技术：

相似材料模拟实验是以实际地质情况为依据，按照一定的比例在室内对原始岩层进行模拟的一种实验手段。与进行实际地质实验相比，室内相似材料模拟实验具有自身的优越性，尤其当地质条件复杂，现场实验难以进行时，室内实验的优势就更加明显，因此，室内相似材料模拟实验的应用十分广泛。

在对水平岩层进行模拟时，只需要按照常规操作，在实验平台铺设即可，但当岩层具有一定倾角，尤其是倾角较大，例如采矿领域较为常见的急倾斜煤层及岩层时，目前的相似材料模拟实验平台由于其较为固定，不能进行灵活的旋转操作，故而在进行上述倾斜岩层铺设时，较为困难，同时难以保证岩层倾角保持不变。因此亟需一种专门针对倾斜岩层的相似材料模拟实验平台。

目前，也有一些针对斜岩层的相似材料模拟实验平台，例如CN201811386851.9公开了一种可旋转相似材料模拟试验装置及试验方法，该装置包括：框架，包括底板和立柱，立柱设置在底板的四周；试验台，旋转安装在框架的中间位置处，试验台包括相似材料填充槽、加压缸和挡板件，挡板件对称设置在相似材料填充槽的前后两侧，挡板件包括多个条形挡板，多个条形挡板沿相似材料填充槽的高度方向依次叠加放置，加压缸设置在最上层条形挡板的上方，相似材料填充槽用于填充铺设相似材料；摆动圈，固定设置在试验台的外侧；驱动机构，用于驱动摆动圈相对于框架旋转一设定角度；但是该装置较为复杂，装置数目多，且整个试验台重量基本由底部的辅助轮所承担，辅助轮在起到旋转作用的同事还要承担整个试验台、相似材料及摆动圈可达数吨的重量，极易引起辅助轮的损坏，此外采取电机驱动摆动圈，对电机功率要求高，无论是稳定性还是实现的容易度均不如千斤顶；CN201320178389X公开了一种可旋转相似材料模拟试验台，其包括长方体试验框架、支架和位于长方体试验框架一侧的摆动圈，在摆动圈上均匀设置有把柄和刻度线，在长方体试验框架上交叉设置有两条连接杆，在连接杆的交叉点处设置有转槽，转槽通过连接轴与摆动圈的中心处相连接。在需要对倾斜或急倾斜煤层进行模拟时，可以转动把柄使摆动圈旋转，摆动圈经过连接轴带动长方体试验框架进行转动，该可旋转式试验台可实现覆岩及底板岩层接近于实际情况的受力模拟，为现场倾斜或急倾斜煤层开采后的矿压变化预测奠定了基础；但是采用手动方式进行旋转，对于可达数吨重的试验台来说较难实现，即使实现也非常费力；此外手动旋转，很难控制旋转的精度，缺少限位安全装置，既无法保证旋转精度又无法保证旋转角度后固定不变，存在安全隐患。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对目前相似材料模拟实验平台难以模拟倾斜岩层的问题，设计提供一种可旋转式相似材料模拟实验装置及方法，用于对倾斜及急倾斜岩层进行相似材料模拟实验。