[发明专利]一种岩层加卸载破坏研究实验装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程及煤矿开采实验技术领域，特别是涉及一种岩层加卸载破坏研究实验装置。

背景技术

岩石单元体的物理力学特征，是岩土领域问题研究的基础。为解决岩土工程中遇到的问题，往往需要在实验室尺度下进行标准岩石试件的试验研究，其研究种类及研究设备较为成熟。但实际地层中，岩石在地层中赋存结构以层状结构居多。

采用标准岩石实际进行实验室实验能够反应地层岩石单元体受力变形特征，但对于板状结构，其变形破坏不仅受单元体自身物理性质的影响，而且其受载力学边界及加卸载方式对破坏影响作用较大。因此，迫切需要研制针对板状结构岩体的加卸载实验装置。该实验装置应该能满足对板状岩层施加不同应力边界条件，同时对于加卸载条件可控，可实现整体或分布加载、整体或分布卸载。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种岩层加卸载破坏研究实验装置。该实验装置可实现单一板状岩层或组合板状岩层的不同力学边界条件下的加卸载实验；能够在限制一维位移的条件下，实现另外的二维加载，尽可能接近于地下岩体受力情况，能够有效模拟煤层开采后，采空区底鼓破坏，能够通过对模型上部部分区域卸压，观察卸压区域下部破坏及离层。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种岩层加卸载破坏研究实验装置，包括具有前面板的机架，在机架内的底部设置有能够左右滑动的竖直加载系统；在竖直加载系统的右侧机架内设置有水平加载系统，在竖直加载系统的左侧机架内设置有左侧水平位移约束板和自适应调高系统；在机架内的上部设置有顶部竖直位移约束板和部分卸压系统；

所述竖直加载系统包括上层竖直加载板和下层竖直加载板，在上层竖直加载板与下层竖直加载板之间设置有竖直加载油缸；在下层竖直加载板右侧的上部设置有水平加载板导向台，在下层竖直加载板与机架之间设置有滑动系统；

所述水平加载系统包括水平加载板和水平加载油缸，水平加载油缸的一端固定在机架的右侧，另一端与水平加载板固定连接；所述水平加载板的下端设置在水平加载板导向台上，水平加载板的左侧面与上层竖直加载板的右侧面相接触；

所述左侧水平位移约束板通过自适应调高系统设置在机架内，其下表面与上层竖直加载板的上表面相接触，在左侧水平位移约束板与机架之间设置有滑动系统；

所述顶部竖直位移约束板的中部具有通槽，其右侧下表面与水平加载板的上表面相接触，其左侧面与左侧水平位移约束板的右侧面相接触；

所述部分卸压系统包括若干块卸压板，每块卸压板的顶部分别与一根竖直设置的螺杆的下端相连接，所述螺杆的上端均穿过机架的顶部，并通过设置在机架顶部内、外侧的第三螺母固定；所述卸压板设置在顶部竖直位移约束板中部的通槽内。

所述自适应调高系统包括调高螺杆，所述调高螺杆的下端与左侧水平位移约束板固定连接，其上端穿过机架的顶部后与第二螺母相连接；在调高螺杆的中部固定有卡块，在卡块与机架之间的调高螺杆外设置有弹簧。

在所述滑动系统与机架之间设置有垫板。

所述滑动系统由滚珠和滚珠架组成，所述滚珠活动设置在滚珠架上。

所述水平加载油缸的油缸底座通过第一螺栓和第一螺母固定于机架右侧。

所述前面板包括透明的钢化玻璃，所述钢化玻璃通过角钢固定在强化固定架上，所述强化固定架由加强条叠加而成；在强化固定架上设置有螺栓孔，前面板通过设置在螺栓孔内的螺栓与机架固定连接。

在所述上层竖直加载板的底部和下层竖直加载板的顶部分别设置有第一加强条，所述第一加强条呈“井”字形；所述竖直加载油缸设置为四个，四个竖直加载油缸分别设置在第一加强条的交叉位置处。

在所述水平加载板的右侧设置有第二加强条，所述第二加强条呈双“十”字形；所述水平加载油缸设置为两个，两个水平加载油缸分别通过固定油缸卡块设置在第二加强条的交叉位置处。

在所述顶部竖直位移约束板的顶部设置有第三加强条，所述第三加强条呈“井”字形；在所述卸压板的顶部设置有加强块。

在所述左侧水平位移约束板的左侧设置有第四加强条，所述第四加强条呈双“十”字形。

本发明的有益效果：