[发明专利]相似模拟实验架水平分级加载装置

说明书

本发明公开相似模拟实验架水平分级加载装置，包括横向分级施压支撑板、横向分级弹簧施压机构和相似模拟实验架，所述相似模拟实验架包括底座、侧密封板和固定安装在所述底座上的立柱，所述侧密封板的两端分别与所述立柱可拆卸连接，所述横向分级施压支撑板位于所述相似模拟空间内且前后纵向端面分别与前后两个所述侧密封板内壁密封接触。本发明在进行模拟实验时，通过采用不同弹性系数的拉伸弹簧和压缩弹簧，分级弹簧不同程度的带动横向分级施压支撑板伸出，可实现不同的水平力加载，模拟不同的深部水平应力，尤其是可以模拟地质构造复杂的区域，更接近于真实效果，为现场煤层的开采提供正确的理论指导。

技术领域

本发明涉及相似模拟实验架水平分级加载装置。

背景技术

相似材料模拟试验能够直观地显现煤层开采后其顶底板岩层破坏发育过程,是采矿工程中研究覆岩运动规律的重要试验方法。现有的相似材料模拟试验台绝大多数都是二维的，试验台前后面为自由面没有任何约束，试验加载时，只是在试验台上部施加载荷，二维相似材料模拟试验台只能解决平面应变问题；现有的二维相似材料模拟试验台只是试验台周围给予约束或水平方向施加同一载荷。现有的二维相似材料模拟试验台采用的是液压缸，液压缸分级难度大，如果同一个液压站则液压相等，就需要采用不同规格液压缸才能实现分级，液压缸不仅成本高，而且液压系统占用空间大、不方便拆卸。

发明内容

为此，本发明的目的是采用不同弹性系数的弹簧实现对模型的水平力分级加载，弹簧降低了成本、方便拆卸以及占地空间小，可以以小成本来更真实的模拟矿井水平应力，尤其是较复杂地质构造存在的情况下的水平应力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

相似模拟实验架水平分级加载装置，包括横向分级施压支撑板、横向分级弹簧施压机构和相似模拟实验架，所述相似模拟实验架包括底座、侧密封板和固定安装在所述底座上的立柱，所述侧密封板的两端分别与所述立柱可拆卸连接，前后两组所述侧密封板以及左右两侧立柱之间形成相似模拟空间；所述横向分级施压支撑板位于所述相似模拟空间内且前后纵向端面分别与前后两个所述侧密封板内壁密封接触，所述横向分级弹簧施压机构安装在所述立柱上并与所述横向分级施压支撑板驱动连接。

上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向分级弹簧施压机构包括压缩弹簧、第一驱动杆和弹簧释能机构，所述第一驱动杆的一端与所述横向分级施压支撑板固定连接，所述第一驱动杆的另一端穿过所述立柱上的第一导向孔并伸出到所述立柱外侧与顶板固定连接；所述压缩弹簧的一端抵顶在所述横向分级施压支撑板上，所述压缩弹簧的另一端抵顶在所述立柱上；所述弹簧释能机构安装在所述立柱与所述顶板之间，在所述压缩弹簧蓄能的时候：所述弹簧释能机构保持所述顶板与所述立柱的相对距离不变。

上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述弹簧释能机构包括纵向定位杆和横向伸缩杆，所述横向伸缩杆的一端与所述立柱可拆卸连接，所述横向伸缩杆的另一端与所述纵向定位杆活动连接；所述纵向定位杆穿过所述顶板背面定位块上的第一定位孔。

上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向伸缩杆包括伸缩管和第一伸缩杆，所述纵向定位杆与所述伸缩管通过销轴活动连接，所述第一伸缩杆一端穿设在所述伸缩管内，所述伸缩管表面开设有第一通孔，所述第一伸缩杆表面开设有第二通孔，所述第一伸缩杆内壁固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧内穿设有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆一端固定连接在所述第一伸缩杆内壁，所述第一弹簧另一端固定连接有连接块，所述第二伸缩杆另一端固定连接在所述连接块表面，所述连接块表面固定连接有按块，所述按块穿设在所述第一通孔和所述第二通孔内，所述第一通孔共有两个，所述立柱侧面固定连接有限位管，所述第一伸缩杆另一端穿设在所述限位管内。

上述相似模拟实验架水平分级加载装置，所述横向分级弹簧施压机构还包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端固定安装在所述立柱上，所述立柱位于所述拉伸弹簧与所述压缩弹簧之间，所述拉伸弹簧的另一端固定安装在所述顶板上。