[发明专利]一种模拟空间多角度法向应力反力架装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种模拟空间多角度法向应力反力架装置及使用方法，它包括承压板，所述承压板的底部中心位置安装有万向转动轮，在承压板的相邻两侧壁上安装有角度测量仪，所述承压板的顶部通过螺纹杆支撑安装有加压钢板，在承压板的顶部安装有加压气垫，所述万向转动轮的底部安装有多级伸缩结构的钢脚架；所述加压气垫通过气管与氮气瓶相连，并提供高压氮气。该装置通过螺纹杆和气垫给岩体施加压力，通过调节万向转动轮和钢脚架伸缩的长度即可模拟岩体在空间多角度的受力情况。

技术领域

本发明涉及一种模拟空间多角度法向应力反力架装置及使用方法，属于岩体试验装置领域。

背景技术

随着浅部资源的日益减少,进入深部开采已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。在现有技术中，专利号为201110232394的发明专利公开了一种“复杂条件下的裂隙注浆可视化试验装置”以及专利名为“用于岩石裂隙渗流模拟实验的可视化渗流实验装置”的实用新型专利能进行裂隙渗流实验，但其要么只能进行简单的水平角度的实验，要么模拟的角度不够准确，或者说并非真正的模拟空间多角度。然而，在隧道开挖，深基坑开挖，矿山开采等涉及深部岩体开采工程时，岩石在空间多角度的受力情况对工程的进行有着重要的影响，如何有效的模拟岩体在空间多角度的受力情况成为我们如今面临的高难度课题，因此，着手研究如何模拟岩体在空间多角度受力已势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟空间多角度的法向应力反力架装置，该装置通过螺纹杆和气垫给岩体施加压力，通过调节万向转动轮和钢脚架伸缩的长度即可模拟岩体在空间多角度的受力情况。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种模拟空间多角度法向应力反力架装置，它包括承压板，所述承压板的底部中心位置安装有万向转动轮，在承压板的相邻两侧壁上安装有角度测量仪，所述承压板的顶部通过螺纹杆支撑安装有加压钢板，在承压板的顶部安装有加压气垫，所述万向转动轮的底部安装有多级伸缩结构的钢脚架；所述加压气垫通过气管与氮气瓶相连，并提供高压氮气。

所述承压板的四周均布加工有多个螺纹孔，所述螺纹孔与螺纹杆的端头通过螺纹配合固定相连。

所述加压钢板的四周均布加工有多个螺纹孔，所述螺纹孔与螺纹杆的端头通过螺纹配合固定相连。

所述钢脚架包括主支撑杆，所述主支撑杆采用空心结构，在主支撑杆的内部可伸缩的安装有副支撑杆，所述副支撑杆和主支撑杆之间通过紧定螺栓固定相连。

所述钢脚架的底部末端通过紧定螺栓固定安装有螺杆橡胶垫。

所述承压板和万向转动轮之间通过推力轴承构成可转动连接。

采用任意一项所述一种模拟空间多角度法向应力反力架装置的使用方法，包括以下步骤：

Step1：将万向转动轮安装在承压板的底部，将钢脚架固定在万向转动轮的下方，在钢脚架的底部分别安装螺杆橡胶垫；

Step2：调节钢脚架的主支撑杆和副支撑杆，进而调节承压板的高度，并拧紧紧定螺栓，将承压板的高度位置固定；

Step3：通过转动万向转动轮，进而调节承压板在钢脚架顶部的角度位置；

Step4：将加压气垫放在承压板顶部中间位置；

Step5：将岩体放在加压气垫中间位置，将承压板四周的小孔用螺纹杆插入，并在承压板底部用螺母进行固定；

Step6：将螺纹杆的另一端插入加压钢板的螺纹孔中，并用螺母进行固定；加压钢板和承压板通过螺纹杆的连接和螺母的固定将岩体呈立体状固定，并通过加压气垫给岩体向上的力即可模拟岩体受空间法向应力的状态；