动静载荷下巷道支护模拟试验装置的制作方法

1.本实用新型属于巷道支护研究领域，具体地涉及了动静载荷下巷道支护模拟试验装置。


背景技术：

2.煤炭浅部资源逐渐枯竭，开始进入深部开采，高地应力、高瓦斯及复杂地质构造都给巷道支护带来新的难题。巷道围岩内部发育了大量的节理、层理、裂隙和断层等不连续结构面，随着采深的增加，地应力水平和围岩属性均会发生改变。当外界动力扰动如(爆破、地震、岩爆及相关煤矿动压现象等)瞬间释放大量能量，以应力波形式传播到巷道周围时，由于存在不连续结构面，应力波会发生衰减；应力波传播到巷道界面时会发生反射从而造成巷道支护体受到拉应力破坏，使巷道结构变形失稳，从而影响煤矿安全高效生产。
3.目前，国内外主要利用霍普金森杆装置对深部岩体动力学问题开展研究，由 shpb改造的动静组合加载装置通过施加轴压模拟深部工程岩体所受高应力，采用的试样为标准岩石试件均尺寸较小。但巷道支护体尺寸较大，通过一般岩石试件所反映的巷道支护体变化规律有限。研究深部动载荷扰动下巷道支护体变形破坏特征及应力波传播规律具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术的发明目的是提供动静载荷下巷道支护模拟试验装置，它可以实现对深部动载荷扰动下巷道支护体变形破坏特征及应力波传播规律。
5.为了完成本技术的发明目的，本技术采用以下技术方案：
6.本实用新型的动静载荷下巷道支护模拟试验装置，它包括：摆板装置、入射板、相似模拟板、透射板、吸收板、轴压加载装置、轴压加载框架、高速相机和数据采集处理系统；其中摆板装置包括：摆板、摆杆、量角器、调节高度旋钮及摆板架；轴压加载框架包括：前挡板、限位夹、连杆、加载挡板、后挡板及螺栓；数据采集处理系统包括：应变片一、应变片二、屏蔽导线、动态应变采集仪、示波器和数据处理系统；轴压加载装置包括：轴压加载活塞和轴压加载油缸；摆板装置位于入射板左侧，在模拟装置平台上左侧依次沿直线水平布置平板部件：入射板1、相似模拟板4、透射板5和吸收板7等，其中各平板部件宽度一致，但相似模拟板4长度小于入射板1和透射板5；轴压加载框架从左依次为前挡板、加载挡板和后挡板，两侧为连杆，轴压加载装置位于最右侧；由应变片引出屏蔽导线，依次连接到动态应变采集仪、示波器和数据处理系统；
7.其特征在于：根据巷道情况制作相似模拟板，入射板、相似模拟板、透射板和吸收板沿一条直线布置，轴压加载装置通过轴压加载框架对相似模拟板施加静载，摆板摆动进行冲击试验，入射板、透射板分别粘有应变片一和应变片二，进行巷道应力波数据采集，上方高速相机与数据采集处理系统相连进行数据处理；
8.本实用新型的动静载荷下巷道支护模拟试验装置，其中：所述摆板装置中摆板四
角焊有四根摆杆，四根摆杆铰接在摆板架上部旋转套件上；
9.本实用新型的动静载荷下巷道支护模拟试验装置，其中：所述相似模拟板是根据巷道支护情况进行等比例缩放，采用相似模拟材料制作，在模板上制作人工结构面，巷道周围加上支护材料形成巷道支护体；
10.本实用新型的动静载荷下巷道支护模拟试验装置，其中：所述轴压加载框架通过连杆连接前挡板和加载挡板使平板部件间紧密接触；前挡板中心开有方孔，为摆板冲击预留位置；限位夹对称布置在入射板、透射板两侧，通过螺丝固定在平台上；
11.本实用新型与现有技术条件相比，本实用新型的技术效果在于：本实用新型通过轴压加载装置对平板部件施加静载；通过摆板下落进行加行冲击，摆板冲击速度可由换算容易获取，不用额外增加摆板测速装置；通过相似模拟方法将巷道支护体进行等比例模拟，转化为平面应变问题，使深部动载荷扰动下巷道支护体变形破坏特征及应力波传播规律研究简化。本实用新型具有试验流程简单和操作过程简便等优点。
附图说明
12.图1是本实用新型动静载荷下巷道支护模拟试验装置的示意图。
13.在图1中，标号1为入射板；标号2为应变片一；标号3为高速相机；标号 4为相似模拟板；标号5为透射板；标号6为应变片二；标号7为吸收板；标号 8为轴压加载活塞；标号9为轴压加载油缸；标号10为后挡板；标号11为摆板；标号12为摆杆；标号13为量角器；标号14为调节高度旋钮；标号15摆板架；标号16为前挡板；标号17为限位夹；标号18为屏蔽导线；标号19为连杆；标号20为加载挡板；标号21为轴压加载装置；标号22为螺栓；标号23为动态应变采集仪；标号24为示波器；标号25为数据处理系统。
具体实施方式
14.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
15.如图1所示，本实用新型的动静载荷下巷道支护模拟试验装置包括：摆板装置、入射板1、相似模拟板4、透射板5、吸收板7、轴压加载装置21、轴压加载框架、高速相机3和数据采集处理系统；其中摆板装置包括：摆板11、摆杆 12、量角器13、调节高度旋钮14及摆板架15；轴压加载框架包括：前挡板16、限位夹17、连杆19、加载挡板20、后挡板10及螺栓22；数据采集处理系统包括：应变片一2、应变片二6、屏蔽导线18、动态应变采集仪23、示波器24和数据处理系统25；轴压加载装置21包括：轴压加载活塞8和轴压加载油缸9；摆板装置位于入射板1左侧，在模拟装置平台上左侧依次沿直线水平布置平板部件：入射板1、相似模拟板4、透射板5和吸收板7等，其中各平板部件宽度一致，但相似模拟板4长度小于入射板1和透射板5；轴压加载框架从左依次为前挡板16、加载挡板20和后挡板10，两侧为连杆19，轴压加载装置21位于最右侧；由应变片引出屏蔽导线18，依次连接到动态应变采集仪23、示波器24和数据处理系统25；
16.其特征在于：根据巷道情况制作相似模拟板4，入射板1、相似模拟板4、透射板5和吸收板7沿一条直线布置，轴压加载装置21通过轴压加载框架对相似模拟板4施加静载，摆板11摆动进行冲击试验，入射板1、透射板5分别粘有应变片一2和应变片二6，进行巷道应力波数据采集，上方高速相机3与数据采集处理系统相连进行数据处理。
17.摆板11四角焊接有四根摆杆12，四根摆杆12焊接在摆板架15上部铁杆旋转套件上，摆板11拉起一定高度后，通过量角器13量取角度，换算得到摆板 11下落高度，下落高度一定即可保证试验时摆板11冲击速度恒定。
18.相似模拟板4是根据巷道支护情况进行等比例缩放，采用相似模拟材料制作，在模板上制作人工结构面，巷道周围加上支护材料形成巷道支护体。
19.轴压加载框架通过连杆19连接前挡板16和加载挡板20使平板部件间紧密接触；前挡板16中心开有方孔，为摆板11冲击预留位置；限位夹17对称布置在入射板1、透射板5两侧，通过螺丝固定在平台上。轴压加载装置21的轴压加载活塞8与轴压加载油缸9连为一体，轴压加载活塞8将轴压加载油缸9内的压力传递加载挡板20上，加载挡板20再将轴压传递给各平板部件。
20.数据采集处理系统在入射板1、透射板5分别粘有应变片一2和应变片二6，通过屏蔽导线18接入动态应变采集仪23，经过示波器24放大信号传入到数据处理系统25；围岩相似模拟板4上方高速相机3与数据采集处理系统相连进行巷道支护体破坏时间演化监测。
21.以上描述是对本实用新型的解释，不是对发明的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。