[发明专利]一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置

说明书

本发明公开了一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，它包括中间弧形板，所述中间弧形板的两端分别弯折形成第一斜板和第二斜板，所述第一斜板的末端设置有第一水平悬挂板，所述第二斜板的末端设置有第二水平悬挂板，所述第一水平悬挂板上加工有第一标示牌固定孔，所述第二水平悬挂板上加工有第二标示牌固定孔；所述第一斜板和中间弧形板所形成的折边中间部位加工有第一钢扎带通孔，所述第二斜板和中间弧形板所形成的折边中间部位加工有第二钢扎带通孔。此悬挂装置能够方便的固定安装在电线杆上，然后进行标示牌的安装，简化了其安装过程。

技术领域

本发明涉及到一种用于模拟岩石试样在原环境中的受力状态的实验装置，适用于铁路、公路、隧道、水利工程、采煤矿井坑道及国防工程、基坑工程、爆破等工程中前期测试岩石力学性质中。具体涉及一种电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置。

背景技术

岩石是铁路、公路、隧道、水利工程、采煤矿井坑道、国防工程、基坑工程、爆破等工程中的主要组成部分，它广泛存在于各类工程建筑的主体中，因此对岩石的质量检验就显得尤为重要。

目前的岩石实验方法包括室内岩石力学试验、数值分析、现场监测和物理模拟试验等手段。

室内岩石力学试验主要包括通过获得岩石的强度参数、脆性指数、弹性能指数等指标，对岩石质量进行评估，以及采用岩石常规三轴和真三轴试验研究开挖卸荷条件下坚硬围岩的力学特性和破坏机制。但总体来看，室内岩石力学试验的研究方法只是对岩块进行基本力学特性的分析和认识。在岩样表面加载时应力传递至样本中心所需时间过长、电能消耗大，不能合理反映岩石在原环境中发生破坏的实际条件。

数值模拟方法可以对岩石破坏过程和条件进行模拟，但受数值分析方法本身的条件所限，需要对实际岩石破坏的条件、破坏过程的数值描述进行简化和处理，并且单元破坏的判别条件、应变能和动能的转化关系、动力激发以及动力边界条件和初始条件的设置等问题都没有得到很好地解决，因此，数值分析方法也无法很好地再现复杂的岩石破坏机制和过程。

现场监测方法通过多种监测手段(声发射、微震、钻孔摄像、跨孔声波、滑动测微计等)获得岩石破坏过程的各种信息，可以最真实地揭示岩石破坏的形成机制和规律，但是存在费用高，人员和设备安全风险大，且无法根据需要设定岩石破坏的不同影响条件等缺陷。

发明内容

为解决上述工程问题，本发明提供了一种利用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的物理模拟实验装置，可以通过相似理论，调整式样各层、各区块的磁粉密度，将岩石破坏的主要影响因素反映到模拟试验中，并且可以通过电磁铁组和电磁铁板方便地设定不同的岩石破坏影响条件，可预先布设相关的监测仪器，获取岩石破坏发生的变化规律，从而合理揭示不同类型岩石破坏的形成机制、影响因素和演化规律，为建立各种工况下岩体风险的合理评估和准确预测方法以及可靠的防控方法提供科学依据。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，它包括支撑台，所述支撑台上支撑放置有模拟岩石试样，所述模拟岩石试样内部混入有磁粉材料，所述模拟岩石试样的内部布置有多个电磁铁组，在模拟岩石试样的外表面或者内部设置有多个电磁铁板，所述电磁铁板和电磁铁组都通过导线与控制台相连；所述模拟岩石试样的内部布置有应力片，所述应力片通过信号线与控制台相连；所述支撑台内部安装有磁场监控装置；所述模拟岩石试样与声波探测器相连。

所述磁粉材料采用具有磁性的材料制成，并制作成小颗粒；其颗粒大小和颗粒外形结构根据模拟的岩石调整，进而改变磁力大小和方向，模拟岩石在不同层面、不同区块所受到的不同应力。

所述磁粉材料搅拌在混凝土中，制成模拟岩石试样，所述模拟岩石试样中各层、各区块的磁粉密度、磁粉种类可在制作过程中调节，模拟岩石各层、各区块的不同物理力学性质。