[发明专利]一种用于模拟地下岩土体开挖卸荷力学响应过程的试验装置

摘要

本发明公开一种用于模拟地下岩土体开挖卸荷力学响应过程的试验装置，属于地下掘进工程技术领域。本发明的试验系统可实现对不同巷道或隧洞开挖卸荷过程的相似模型物理试验，同时对卸荷过程壁面临近围岩的相关力学、声学等参数进行实时监测，模拟再现开挖卸荷过程。本发明所述装置试验方法简单，易操作，可重复性强。适用于各类岩土体地下巷道或隧洞开挖卸荷过程的相似模拟试验，也可研究裂隙岩体地下开挖卸荷力学响应特征，实现损伤场和应力场在卸荷条件下的耦合作用研究，普适性更强。

主权项

1.一种用于模拟地下岩土体开挖卸荷力学响应过程的试验装置,其特征在于：包括基座（1）、反力框架（2）、水平液压荷载装置（3）、垂直液压荷载装置（4）、位置调节阀（5）、试样（6）、球座（8）、球形滚排（9）、磁性吸座（10）、下垫板（11）、上垫板（12）、左垫板（13）、右垫板（14）、三角形支架（15）、支撑杆（16）、旋转齿轮（17）、联动套管（18）、电动机（19）、传动盘（20）、卸荷速度控制箱（21）、撑力环（22）、支力杆（23）、位移传感器（24）、承力板（25）、压敏电阻传感器（26）、主机Ⅰ（27）、信号采集仪（28）、电子显示屏（29）、安全阀（30）、微型摄像头（31）、模拟巷道（32）、液压伺服控制系统（33）、位置调节杆（35）、主机Ⅱ（36）； 反力框架（2）垂直固定在基座（1）上，垂直液压荷载装置（4）固定在反力框架（2）的顶部，水平液压荷载装置（3）固定在反力框架（2）的一侧，反力框架（2）的另一侧设有位置调节杆（35），位置调节杆（35）与水平液压荷载装置（3）对称设置，位置调节杆（35）穿过反力框架（2）与位置调节阀（5）连接，位置调节杆（35）上设有螺纹，与反力框架（2）之间通过螺纹连接；垂直液压荷载装置（4）的下端与球形滚排（9）连接，使球形滚排（9）能够对端面实现自动找平，保证垂直荷载受力的均匀性；基座（1）上设有下垫板（11），试样（6）置于下垫板（11）上，上垫板（12）置于试样（6）上端，左垫板（13）和右垫板（14）垂直设置在试样（6）的两侧，位置调节杆（35）与水平液压荷载装置（3）分别通过左垫板（13）和右垫板（14）对试样（6）作用；三角形支架（15）设置在基座（1）的前后两端用于支撑支撑杆（16），三角形支架（15）内部设置旋转齿轮（17），电动机（19）通过皮带与传动盘（20）连接，传动盘（20）通过轴与旋转齿轮（17）连接；联动套管（18）的下面固定有齿条（37），齿条（37）与旋转齿轮（17）啮合，电机启动带动旋转齿轮（17）旋转，从而带动联动套管（18）前后伸缩；支撑杆（16）的两端套有联动套管（18），支撑杆（16）的中部设有多个撑力环（22），联动套管（18）与撑力环（22）相扣，相邻两个撑力环（22）之间采用三点支力杆（23）搭接，三点支力杆（23）的顶部设有承力板（25），三点支力杆（23）与承力板（25）之间为铰接，承力板（25）受到压力时三点支力杆（23）的角度可变大，承力板（25）的中心设有压敏电阻传感器（26）与试样（6）内部的模拟巷道（32）接触；所述撑力环（22）上设有多个位移传感器（24），位移传感器（24）与试样（6）内部的模拟巷道（32）接触；微型摄像头（31）通过磁性吸座（10）固定在基座（1）上；微型摄像头（31）、位移传感器（24）、压敏电阻传感器（26）分别与信号采集仪（28）连接，信号采集仪（28）与主机Ⅰ（27）连接，主机Ⅰ（27）与电子显示屏（29）连接；液主机Ⅱ（36）与液压伺服控制系统（33）连接，液压伺服控制系统（33）分别与卸荷速度控制箱（21）与液压荷载控制箱（34）连接。