[发明专利]一种高地应力开挖模拟系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种高地应力开挖模拟系统及方法，其中所述系统包括机架、支架、加压装置；其中试件被固定在支架上；并通过加压装置对试件进行加压；其中加压装置包括副油缸、主油缸；其中副油缸的动力输出活塞杆通过力传感器连接冲击杆，且冲击杆远端设有用于连接试件的试件加载板；主油缸的动力输出活塞杆通过力传感器连接用于连接试件的试件加载板；其中支架包括至少三条相互平行的支撑杆以及支撑杆端部的与支撑杆可拆卸固定的固定头；然后启动加压装置，通过副油缸、主油缸对试件加载板施加力以挤压试件，通过试件加载板和固定头一起对试件进行加压。

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，尤其是指一种高地应力开挖模拟系统及方法。

背景技术

高地应力测试是一种工程领域非常重要的试验，在隧道开挖工程中尤其重要，而试验结果的可靠性直接关系到工程质量和安全性。现有的高地应力测试可以通过室内验证设备来进行模拟试验，这样就可以在室内对高地应力进行试验。现有的高地应力试验设备多种多样，但是都存在着测试结果不够准确的问题。

发明内容

针对现有技术中的高地应力开挖模拟系统结构不合理导致最终试验结果不够准确的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种结构合理且试验结果更为精确地高地应力开挖模拟系统及方法。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种高地应力开挖模拟系统，包括机架、支架、加压装置；其中试件被固定在支架上；并通过加压装置对试件进行加压；其中加压装置包括副油缸、主油缸；其中副油缸的动力输出活塞杆通过力传感器连接冲击杆，且冲击杆远端设有用于连接试件的试件加载板；主油缸的动力输出活塞杆通过力传感器连接用于连接试件的试件加载板；其中支架包括至少三条相互平行的支撑杆以及支撑杆端部的与支撑杆可拆卸固定的固定头；然后启动加压装置，通过副油缸、主油缸对试件加载板施加力以挤压试件，通过试件加载板和固定头一起对试件进行加压。

其中，机架上设有轨道，其中固定头底部设有轮以使固定头能够沿着轨道移动；其中加压装置底部设有轮以使加压装置能够沿所述轨道移动。

其中，主油缸为空心结构，且副油缸套接在副油缸的空心结构内；主油缸和副油缸的动力输出活塞同轴，主油缸的动力输出活塞环绕在副油缸的动力输出活塞外。

其中，还包括支护装置；其中支护装置整体通过线性导轨与机架相互连接，线性导轨承受开挖时的推进反力；支护装置包括开挖机构、锚杆支护机构、喷浆机构、工作台、砂浆泵；其中开挖机构安装在工作台上，包括微型盾构、用于驱动所述微型盾构前进的推进机构、推进电机和旋转驱动电机，该微型盾构固定在推进机构上，推进电机的动力输出轴连接推进机构以带动所述推进机构和微型盾构前进/后退，所述旋转驱动电机连接所述微型盾构以驱动所述微型盾构旋转以模拟开挖；其中所述推进机构底部设有转角油缸以控制所述微型盾构的进给角度；还包括喷浆机构和锚杆支护机构，所述喷浆机构和锚杆支护机构设置于所述微型盾构两侧。

其中，喷浆机构、锚杆支护机构、微型盾构都连接转角油缸以保证三个机构切换时的位置和角度均相等以控制微型盾构的前进角度。

其中，其中锚杆支护机构还包括旋转驱动电机、摩擦轮推进机构；旋转驱动电机驱动摩擦轮推进机构转动以带动锚杆支护机构前进/后退。

其中，还包括传动轴、锥齿轮、转轴、轴承、锚杆支护机构；其中传动轴通过锥齿轮连接转轴，转轴能够相对于轴承转动以驱动锚杆支护机构前进。

同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的高地应力开挖模拟系统进行高地应力试验的方法，包括：

将试件放入支撑杆之间，并通过固定头固定；控制副油缸、主油缸工作以对试件施压进行测试。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种高地应力开挖模拟系统，能够首先对试件进行压力测试以找到合适的试件，然后再通过开挖系统进行开挖测试和喷浆测试，从而在室内实现高地应力测试。