[发明专利]一种用于放顶煤开采应力观测的光弹实验装置

权利要求书

1.一种用于放顶煤开采应力观测的光弹实验装置，其特征在于，包括终端设备以及依次平行安置在同一水平线的光源设备、组合镜片Ⅰ、测试模型、组合镜片Ⅱ和记录装置；

所述光源设备与所述终端设备连接，所述测试模型与所述终端设备连接，所述记录装置与所述终端设备连接；

通过所述终端设备开闭所述光源设备的平行光源，设定所述测试模型的应力值，所述平行光源透过所述组合镜片Ⅰ和所述组合镜片Ⅱ将所述测试模型内部的应力分布成像平行投射到所述记录装置中进行记录，所述记录装置将记录信息传递至所述终端设备；

所述测试模型包括电机、加压片、双层玻璃板、光弹颗粒、放煤支架、导向杆、行走丝杠、导向杆和回收槽；

所述电机通过升降丝杠Ⅰ与所述加压片连接，所述加压片与所述双层玻璃板连接，所述光弹颗粒置于所述双层玻璃板的夹层中，所述双层玻璃板的底部通过放煤挡板与所述回收槽连接，所述行走丝杠平行设置在所述放煤挡板的下方，所述放煤支架通过升降丝杠Ⅱ与所述行走丝杠连接，所述升降丝杠Ⅱ通过螺旋伞齿轮与所述导向杆连接，所述导向杆与所述行走丝杠平行；

所述升降丝杠Ⅰ固定在所述加压片上，所述升降丝杠Ⅰ设有升降螺母Ⅰ，通过位置限制杆将所述升降螺母Ⅰ与所述双层玻璃板相对位置设置，所述升降丝杠Ⅱ设有升降螺母Ⅱ；

所述放煤支架是由顶梁、掩护梁和尾梁组成的矩形支架，所述顶梁与所述掩护梁连接，所述掩护梁与所述尾梁铰接，所述顶梁与所述升降丝杠Ⅱ固定连接；

所述光弹颗粒为具有双折射性能的环氧树脂材料制成，厚度为t，所述光弹颗粒分为圆形和正方形两种，圆形光弹颗粒的半径为r，圆形光弹颗粒用以所述放煤支架上方和后方的煤体与岩体，正方形光弹颗粒的边长为b，正方形光弹颗粒用以所述放顶煤支架前方煤壁与采煤机开采范围的煤体，2rb；

所述放煤挡板的数量为多个，分别位于所述尾梁和正方形光弹颗粒的下方；当抽出位于正方形光弹颗粒下方的放煤挡板时，其上方的正方形光弹颗粒落下；当抽出位于尾梁下方的放煤挡板时，其上方的圆形光弹颗粒落下；

所述记录装置记录正方形光弹颗粒落下、圆形光弹颗粒落下和放煤支架移动时应力分布变化情况。

2.根据权利要求1所述的光弹实验装置，其特征在于，

所述双层玻璃板是由两块平行放置的玻璃板连接而成的中空结构；

所述加压片是厚度为t的钢板，用于对所述光弹颗粒施加垂直压力。

3.根据权利要求1所述的光弹实验装置，其特征在于，

所述放煤挡板的厚度为t，宽度为b，所述放煤挡板插放于所述双层玻璃板的底部与所述回收槽之间。

4.根据权利要求1所述的光弹实验装置，其特征在于，

所述回收槽为三角形状，所述回收槽的顶部与所述双层玻璃板的底部平行，所述回收槽的底部与所述回收槽的顶部的夹角为20-30°，所述回收槽的侧面设有开口，所述光弹颗粒掉落所述回收槽内沿所述回收槽的底面滑出。

5.根据权利要求1所述的光弹实验装置，其特征在于，

所述光源设备为发射白光的灯管，所述终端设备为计算机，所述记录装置为高速相机。

6.根据权利要求1所述的光弹实验装置，其特征在于，

所述组合镜片Ⅰ由起偏镜和1/4波片组成，所述起偏镜位于近光源侧，所述起偏镜与所述1/4波片平行放置；

所述组合镜片Ⅱ由1/4波片和检偏镜组成，所述检偏镜位于远离光源侧，所述1/4波片与所述检偏镜平行放置。