[发明专利]一种用应变砖标定相似材料均一程度的方法

说明书

一种用应变砖标定相似材料均一程度的方法，其所用的设备包括若干组应变砖、平面应力试验台和应变监测系统，每组应变砖由若干个应变砖组成；其标定相似材料均一程度的方法包括如下步骤：步骤1，分层铺设；步骤2，将各个应变砖都与应变监测系统电连接，并将各应变砖的初始数据清零；步骤3，对各层相似材料进行夯实，并在对需要铺设应变砖的每层相似材料夯实过程中实时通过应变监测系统监测该层相似材料中各个应变砖上微应变ε的大小，各应变砖上微应变ε的大小相等时，证明该层相似材料均一程度一致；步骤4，将相似材料按照上述3个步骤依次、顺序铺设完成，直至铺设至相似材料模型设计高度。解决了相似材料在人为夯实过程中均一程度低的问题。

技术领域

本发明涉及相似材料模拟实验领域，特别是相似材料铺设在平面应力试验台，其夯实过程中的一种标定相似材料均一程度的方法。

背景技术

相似材料模拟实验是一种可以用来较为真实地模拟煤层开采过程中覆岩结构及运动规律、采场围岩位移及应力场变化的一种研究方法，与现场实测相比较，相似材料模拟实验更为便捷，实验耗时短，成本低，可以针对某一机理进行有针对性地研究，同时也可以动态地反映煤层开采时覆岩结构、围岩应力的变化过程。相似材料模拟实验主要是将现场煤岩体的物理力学参数按照相似理论将其用相似材料替代，同时将现场原型按一定比例缩小，保证相似材料模拟试验的最初状态和原型的边界条件相似，在此基础上进行模拟实验，最后把模拟实验还原回现场的一种科学有效的方法。

目前，国内采用进行相似材料模拟的设备主要有平面应力试验台，将相似材料体均匀分层铺设在平面应力试验台中，在相似材料体分层铺设的过程中需要对每层相似材料进行夯实，但是在人为夯实的过程中，无法保证每层相似材料体夯实程度均相同，而夯实程度不同会严重影响同一相似材料体的物理力学性质，造成同层相似材料密度、孔隙率、力学性质等参数缺乏均一性，严重影响相似材料模拟试验的可靠性和真实度。

因此，研究一种可以标定相似材料均一程度是否一致的方法，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用来标定相似材料均一程度的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用应变砖标定相似材料均一程度的方法，其所用的设备包括有若干组应变砖、平面应力试验台和应变监测系统，每组应变砖由若干个应变砖组成；

其标定相似材料均一程度的方法包括如下步骤：

步骤1：分层铺设：将相似材料分层、均匀铺设于平面应力试验台架中，构筑成具有若干分层的相似材料体，并在铺设相似材料过程中，在需要铺设应变砖的各层相似材料铺设过程中，每一层依次将若干个应变砖等间距铺设在该层相似材料中；

步骤2：连接监测、清零：将铺设应变砖的每层相似材料中的各个应变砖都与应变监测系统电连接，开启应变监测系统并将铺设应变砖的每层相似材料中的各个应变砖的初始数据清零；

步骤3：实时监测并夯实：各层相似材料，以及需要铺设应变砖的每层相似材料内的若干个应变砖铺设好后，对各层相似材料进行夯实，并在对需要铺设应变砖的每层相似材料夯实过程中实时通过应变监测系统监测该层相似材料中各个应变砖上微应变ε的大小，通过各微应变ε大小来判定该层相似材料不同位置处的均一程度是否一致，各个应变砖上微应变ε的大小相等时，证明该层相似材料均一程度一致；

步骤4：将相似材料按照上述3个步骤依次、顺序铺设完成，直至铺设至相似材料模型设计高度。

本发明所述应变监测系统由高速静/动态应变仪和计算机电连接组成，上述步骤2中，铺设应变砖的每层相似材料中的各个应变砖都与高速静/动态应变仪电连接。

本发明的有益效果是：

(1)此方法中应变砖本身在受压情况下微应变明显，灵敏度及精确度较高，数据易于测得，在相似材料夯实过程中可以实时监测应变大小；