一種模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟谠诩虞d裝置與模型之間設(shè)置一層橡膠片，加載裝置提供的壓力通過橡膠片均勻作用在模型表面。其中外部加載裝置主要為液壓泵；每個(gè)加載模塊充液凹槽底部設(shè)一個(gè)充液孔，液壓泵通過充液孔向凹槽內(nèi)注油加壓，通過液壓泵壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力，橡膠片受載后將載荷均勻作用到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻嫔希景l(fā)明專利技術(shù)可提供的最大載荷為50MPa，在加載過程中實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c加載裝置間沒有摩擦，不會(huì)產(chǎn)生邊界效應(yīng)干擾實(shí)驗(yàn)。該加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用低，不僅可作為加載裝置而且可以作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱髂＞撸阌趯?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鳎蓭砻黠@的經(jīng)濟(jì)效益。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及巷道圍巖破壞三維加載物理模擬試驗(yàn)臺，特別涉及巷道圍巖破壞三維物理模擬試驗(yàn)臺的加載方式。
技術(shù)介紹
目前實(shí)驗(yàn)室巷道圍巖破壞物理模擬試驗(yàn)臺的加載方式為將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头胖迷谠囼?yàn)框架上，然后在模型的六個(gè)表面分別設(shè)置液壓千斤頂給模型加載。這種加載方式是目前主流的模擬真三軸加載的方法。一方面由于千斤頂?shù)幕钊麠U面積較小，模型的尺寸不能比千斤頂活塞桿面積大太多，否則作用在模型表面距離活塞桿較遠(yuǎn)位置點(diǎn)的應(yīng)力將不在均勻，所以這就在很大程度上限制了模型的尺寸不能過大；另一方面試件與千斤頂活塞桿直接接觸，在二者之間存在著很大的摩擦力，形成了影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的邊界效應(yīng)，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。該巷道圍巖破壞液壓膜式加載系統(tǒng)可以有效的克服原有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)最大載荷50MPa的加載，消除了加載系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的摩擦力，使實(shí)驗(yàn)得到更有準(zhǔn)確的結(jié)果。并且該加載裝置結(jié)構(gòu)簡單，不僅可以作為加載設(shè)備而且可以當(dāng)做實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鞯哪＞撸艽蟪潭鹊慕档土藢?shí)驗(yàn)費(fèi)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的任務(wù)在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，該膜式加載系統(tǒng)可以使試件各面均勻受載，消除了加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的摩擦，得到更有實(shí)際價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。加載裝置可提供的最大載荷可達(dá)到50MPa，高于目前一般的加載裝置。其技術(shù)解決方案是：一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟冢涸趬毫μ峁┭b置與模型之間設(shè)置一層橡膠片，壓力提供裝置提供的壓力通過橡膠片均勻作用在模型表面。其中外部加載裝置主要為液壓泵；每個(gè)加載模塊充液凹槽底部設(shè)一個(gè)充液孔，液壓泵通過充液孔向凹槽內(nèi)注油加壓，通過液壓泵上壓力控制系統(tǒng)控制壓力，橡膠片受載后將載荷均勻作用到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透髅嫔稀Ｉ鲜鰤毫μ峁┭b置由六個(gè)可拼裝的加載模塊組成，每個(gè)加載模塊都通過邊緣的固定插片相互插緊并通過銷軸將相鄰加載模塊固定。上述加載模塊的充液凹槽上方覆蓋一層橡膠片，通過密封壓條將橡膠片固定在凹槽外邊緣上，從而將凹槽中的油液蓋住。上述加載模塊的內(nèi)表面制作一個(gè)內(nèi)凹的充液凹槽，并在凹槽內(nèi)鋪設(shè)一層厚度與凹槽深度相同的金屬支撐架，防止在充填實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪^程中橡膠片緊貼在凹槽底面堵塞注油孔導(dǎo)致凹槽內(nèi)無法注入液體。本專利技術(shù)具有的技術(shù)效果主要是：1、加載模塊的充液凹槽上方覆蓋一層橡膠片，通過密封壓條將橡膠片固定在凹槽外邊緣上，從而將凹槽中的油液蓋住。在加載過程中能夠通過橡膠片將荷載均勻施加在試件的各面上，使模型每個(gè)面的各點(diǎn)處均受到相同的荷載；2、加載模塊的充液凹槽上方覆蓋一層橡膠片，通過密封壓條將橡膠片固定在凹槽外邊緣上，從而將凹槽中的油液蓋住。橡膠片的尺寸為固定尺寸，遠(yuǎn)大于液壓千斤頂?shù)幕钊麠U的面積，所以試件也可選取較大尺寸；3、橡膠片是加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷g的直接接觸面，從而消除了二者直接接觸產(chǎn)生的摩擦，消除了實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的邊界效應(yīng)；4、巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)可為試件施加的最大載荷為50MPa/m2，總力遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)所提供的載荷；5、該液壓膜式加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，既是加載裝置又是模型制作的模具，明顯降低了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。附圖說明：圖1加載模塊結(jié)構(gòu)原理立體示意圖；圖2加載模塊結(jié)剖面示意圖；圖3密封壓條及固定方式示意圖；圖4加載裝置及實(shí)驗(yàn)?zāi)K示意圖；圖5加載系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加載裝置13與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；加載裝置13是由內(nèi)表面設(shè)充液凹槽5的六個(gè)獨(dú)立的加載模塊12通過銷軸2相互拼裝而成(如圖5)。加載模塊的內(nèi)表面制作一個(gè)內(nèi)凹的充液凹槽5，并在凹槽內(nèi)鋪設(shè)一層厚度與凹槽深度相同的金屬支撐架6，防止在充填實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?的過程中橡膠片3緊貼在凹槽5底面堵塞注油孔4導(dǎo)致凹槽5內(nèi)無法注入液體(如圖1)。加載模塊12的充液凹槽5上方覆蓋一層橡膠片，通過密封壓條7將橡膠片3固定在凹槽5外邊緣上，從而將凹槽5中的油液蓋住(如圖3)。將其中五個(gè)裝有橡膠片的加載模塊12拼裝并固定好，每個(gè)加載模塊都通過邊緣的固定插片1相互插緊并通過銷軸2將相鄰加載模塊12固定，在組成的箱體空腔內(nèi)填充實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图瓤梢允菐r塊整體，也可是按照實(shí)際巖層鋪設(shè)的相似模型。充填完成后將最后一個(gè)加載模塊12蓋上并固定好。拼裝完成后用液壓泵通過注油孔4同時(shí)向六個(gè)充液凹槽5內(nèi)注入液體，當(dāng)液體充滿后液壓力通過與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?直接接觸的橡膠片均勻作用在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母鱾€(gè)表面，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻嫠虞d荷通過液壓泵壓力控制系統(tǒng)控制。本專利技術(shù)可提供的最大載荷為50MPa，在加載過程中實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c加載裝置間沒有摩擦，不會(huì)產(chǎn)生邊界效應(yīng)干擾實(shí)驗(yàn)。該加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用低，不僅可作為加載裝置而且可以作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱髂＞撸阌趯?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鳎蓭砻黠@的經(jīng)濟(jì)效益。下面對本專利技術(shù)中實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?的制作進(jìn)行說明：根據(jù)一定的相似配比，把煤礦實(shí)際的上覆巖層情況轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室相似的模型配比。在由五塊加載模塊組成的空腔內(nèi)，根據(jù)比例將預(yù)先配好的模擬煤層10的漿液按實(shí)際角度注入空腔內(nèi)，其余部分注入相應(yīng)巖層11的相似材料(如附圖4所示)。通過這樣的方法制作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢阅M不同傾角的煤層10情況，也為不同傾角煤層的研究提供了有效的試驗(yàn)方法與加載方式。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟冢杭虞d裝置是由內(nèi)表面設(shè)充液凹槽的六個(gè)獨(dú)立的加載模塊通過銷軸相互拼裝而成，在凹槽內(nèi)鋪設(shè)與凹槽厚度相同的金屬支撐架，凹槽上方密封一層橡膠片作為加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕佑|面，加載裝置通過橡膠片將載荷均勻作用在模型表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停涮卣髟谟冢杭虞d裝置是由內(nèi)表面設(shè)充液凹槽的六個(gè)獨(dú)立的加載模塊通過銷軸相互拼裝而成，在凹槽內(nèi)鋪設(shè)與凹槽厚度相同的金屬支撐架，凹槽上方密封一層橡膠片作為加載裝置與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕佑|面，加載裝置通過橡膠片將載荷均勻作用在模型表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬巷道圍巖破壞液壓膜式加載試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：壓力提供裝置由六個(gè)可拼裝的加載模塊組成，每個(gè)加載模塊都通過邊緣的固定插片相互插緊并通過銷軸將相鄰加載模塊固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬巷道圍巖...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬念杰，趙志強(qiáng)，劉洋，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)北京，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11