[实用新型]一种用于巷道围岩支护与变形的相似模拟材料实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种相似模拟材料实验设备，尤其是涉及一种用于巷道围岩变形的相似材料模拟实验装置。

背景技术

目前，随着采矿工程逐渐向深部进行，研究深部巷道围岩支护相关的课题和项目的研究工作更加需要借助于实验室进行。除了数值模拟软件外，广泛采用的是相似材料模拟实验。通过对岩层、巷(隧)道等相关研究内容的相似模拟，得出有关的技术指标和参数，从而对以上领域的设计和生产实践提供科学依据。

但目前实验室用的相似材料模拟设备大都体积较大，比较笨重，这种大型相似材料模拟设备浪费资源，制造起来耗时耗力。另外，长期以来，国内关于煤矿采动损害的相似材料模拟实验，大多只能模拟垂直受力情况，不能考虑相似材料试件在水平方向上可能受到的挤压力或拉张力，也即忽视了侧向应力对煤矿采动损害的作用。而大量实测资料表明，开采引起的岩层与地表移动是覆岩自重应力和侧向水平应力联合作用的综合效应。再则，原有相似材料模拟测试控制大多采用人工完成，操作繁杂，自动化程度低且容易出错，影响模型的测量精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种可自动化操作，自动读取测量数据的用于巷道支护与变形的相似材料模拟实验装置，它具有出错率低，测量精度高的优点。

本实用新型采用的技术方案是：一种用于巷道支护与变形的相似模拟材料实验装置，包括相似材料模拟实验设备，液压加载装置，单片机数据采集终端及上位机；所述的相似材料模拟实验设备包括支架、两钢板及液压油缸；所述的支架上设有侧板和底板，侧板垂直于底板设置，一钢板与底板相对设置，通过多个液压油缸安装在支架上，另一钢板与侧板相对设置，通过多个液压油缸安装在支架上；液压油缸分别与液压加载装置连接；支架上设有应力传感器，待测巷道上设有位移传感器，应力传感器和位移传感器分别与单片机数据采集终端相连。

上述的用于巷道支护与变形的相似模拟材料实验装置中，还包括上位机，单片机数据采集终端与上位机连接。

上述的用于巷道支护与变形的相似模拟材料实验装置中，所述的上位机与单片机数据采集终端之间通过RS485通信传输。

上述的用于巷道支护与变形的相似模拟材料实验装置中，所述液压加载装置包括油箱、液压泵和多个换向阀；所述的液压泵的进油口与油箱连通，出油口分别与多个换向阀的进油孔连接；液压泵的出口通过管道连回油箱，该管道上设有溢流阀；所述的多个换向阀的第一出油孔分别与多个液压油缸的有杆腔连通，多个换向阀的第二出油孔分别与多个液压油缸的无杆腔连通，多个换向阀的回油孔连回油箱。

与现有技术相比，本系统具有以下有益效果：

1、本实用新型结构简单，操作方便，成本低，不仅能很好的完成相似材料模拟实验，还能节省成本。

2、本实用新型自动化程度高，减少了人为误差，测量准确性高。

3、本实用新型设有水平加载装置，可以对相似材料试件在水平方向上施加挤压力或拉张力，可以考虑侧向应力对煤矿采动损害的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括相似材料模拟实验设备1、液压应力加载装置2、单片机数据采集终端3及上位机4；所述的相似材料模拟实验设备包括支架16、两钢板10及液压油缸11；所述的支架16上设有侧板15和底板7，底板7水平设置，侧板15靠近底板的边缘竖直设置。一钢板与底板相对设置，通过多个液压油缸安装在支架16上，另一钢板与侧板相对设置，通过多个液压油缸安装在支架16上。液压油缸分别与液压加载装置连接；支架上设有应力传感器，待测巷道上设有位移传感器，应力传感器和位移传感器分别与单片机数据采集终端相连。

所述液压加载装置2包括油箱27、液压泵22和多个换向阀24；所述的液压泵22的进油口与油箱27连通，出油口分别与多个换向阀24的进油孔连接。液压泵22的出油口通过管道连回油箱27，该管道上设有溢流阀26。所述的多个换向阀24的第一出油孔分别与多个液压油缸11的有杆腔连通，多个换向阀24的第二出油孔分别与多个液压油缸11的无杆腔连通，多个换向阀24的回油孔连回油箱27。

支架16上设有应力传感器13，待测巷道上设有位移传感器12，应力传感器13和位移传感器12分别与单片机数据采集终端3相连。单片机数据采集终端3与上位机4连接，单片机数据采集终端3与上位机4之间通过RS485通信终端5传输。

本实用新型的工作原理如下：将做好的相似模拟材料14设置于待测巷道9的外侧，相似模拟材料14放于底板7上且紧贴左侧的侧板15，然后将上位机4数值设定完毕后，开启液压泵22，通过控制换向阀24，液压油缸获得加载力，相似材料14将会受到水平和竖直应力的作用，此时位移传感器12和应力传感器13不断读取数据，通过单片机数据采集终端3的数据处理经由RS485通讯终端5传输至上位机进行数据的存储于显示，当应力达到应定的大小时，关闭液压泵22，使其受力恒定，记录一段时间的位移变化情况，完成实验。