[发明专利]用于模拟巷道围岩在矿压集中状态下的尖端加载装置

说明书

本发明涉及模拟岩石裂隙受压发育技术领域，尤其是一种用于模拟巷道围岩在矿压集中状态下的尖端加载装置，解决了传统实验室不能有效模拟开掘巷道围岩出现的集中载荷，甚至局部应力集中，极易造成突发性事故的问题，包括轴向加压装置、试验台和计算机数据采集系统，压缩轴底端连接有固定金属圈，固定金属圈连接有加载头，底座上设置有试验台，试验台内设置有试样，试样的顶面及任意一个侧面分别设置有应变片，应变片通过数据线连接有数据收集装置。本发明对试样的加载呈现不均匀的局部集中载荷，形象真实地模拟现实情况下矿井巷道围岩所受载荷情况，对今后科学的研究岩巷围岩在矿压不均匀集中状态下围岩的裂隙发育状况有着积极的作用。

技术领域

本发明涉及模拟岩石裂隙受压发育技术领域，尤其是一种用于模拟巷道围岩在矿压集中状态下的尖端加载装置。

背景技术

裂隙发育是巷道围岩在矿压作用下变形破坏过程最直观的表现形式，结合应力状态和岩性，研究裂隙的发育分布特征，可定量分析围岩的破坏程度和所受压力，对于巷道支护维护有重要意义。现有实验室中，试验设备主要为轴向压缩试验仪，通过压缩轴对试样加载一定的载荷，进而来模拟实际情况下矿井巷道围岩所受载荷情况，达到科学研究岩巷围岩在矿压不均匀集中状态下围岩的裂隙发育状况。

但目前对传统的围岩裂隙受力试验测试为均匀分布加载受力，无法真正模拟巷道围岩在矿山压力不均匀情况下局部集中受力的情况，使得围岩试样的裂隙发育状况也不能完全反映真实情况下矿井巷道围岩的裂隙发育变形情况。即在开掘巷道或进行回采工作时，煤巷或岩巷围岩原有应力平衡被破环，围岩内部出现集中载荷，甚至是局部应力集中，极易造成突发性事故，传统实验并不能有效的模拟这种突发性事故的应力集中状况，导致最终的试验结果对后期矿山巷道的采掘和科学研究具有一定的偏差。

发明内容

本发明为了解决传统实验室不能有效模拟在开掘巷道或进行回采工作时，煤巷或岩巷围岩原有应力平衡被破环，围岩内部出现集中载荷，甚至是局部应力集中现象，极易造成突发性事故的问题，提供了一种用于模拟巷道围岩在矿压集中状态下的尖端加载装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于模拟巷道围岩在矿压集中状态下的尖端加载装置，包括轴向加压装置、试验台和计算机数据采集系统，轴向加压装置包括单轴压缩试验仪，单轴压缩试验仪包括底座，底座上设置有支架，支架上端连接有横梁，横梁中部连接有压缩轴，压缩轴底端连接有固定金属圈，固定金属圈连接有加载头，加载头为圆锥加载头，底座上设置有试验台，试验台为矩形无盖箱体结构，试验台内设置有试样，试样的顶面及任意一个侧面分别设置有应变片，应变片通过数据线连接有数据收集装置。

固定金属圈为一端光滑一端带有内螺纹的金属管，固定金属圈光滑一端的外表面开有用于固定的螺纹孔。

螺纹孔数量为4个且螺纹孔沿固定金属圈光滑段同一水平面间隔90°设置。固定金属圈用于将加载头固定在单轴压缩试验仪的压缩轴上，将固定金属圈的光滑段套在压缩轴上，通过拧紧螺钉，将螺钉与压缩轴顶紧固定。

圆锥加载头的一端设置有与固定金属圈内螺纹相适应的外螺纹。

加载头为一端呈正三角形排布的圆锥加载头。

加载头为一端呈正三角形排布的长方体加载头。

尖端加载装置的试验步骤包括：

S1.从现场采集需进行试验的岩样并将其放入不锈钢岩样采集罐中进行封装，在实验室中加工大小与试验台内部箱体相匹配的长方形实验试样；

S2. 在试样上连接试验所需的应变片，应变片设置在试样顶面和其中一个侧面上；

S3.将试样的底面和侧面均匀涂抹硅胶；

S4.将试样放入到试验台内部；

S5.将应变片通过数据线与计算机数据采集系统连接；