[发明专利]考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置

说明书

本发明公开了一种考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置，立式模型架包括长条形底座，以及竖直固定在长条形底座两端的立柱；两根立柱的同侧边沿之间可拆卸连接有多块挡板；多块挡板、两根立柱和长条形底座合围形成加载模拟区；加载机构位于加载模拟区的顶部开口处，且安装在两根立柱的顶端之间，并能够向加载模拟区内部竖向施加压力；承压水模拟机构包括置于加载模拟区底部的水袋，以及位于加载模拟区外部，且与水袋连接的控压组件。本发明提供的装置结构简单、设计合理，且使用操作简便，能有效解决现有平面相似模型架中存在的顶部荷载施加困难、应力场模拟不均、渗流场缺失、测试手段单一等缺陷，能够满足不同埋深模拟的试验需求。

技术领域

本发明涉及平面相似模型技术领域，更具体地说涉及一种平面相似模型加载装置及测试系统，特别是一种考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置及测试系统。

背景技术

相似物理模拟试验是解决采场围岩变形及巷道失稳的首要技术手段，而平面相似模型装置是进行相似物理模拟试验的基础设备。相似物理模拟试验的本质是按照一定的相似比(时间相似比、应力相似比、几何相似比等)将实际煤岩层制成模型尺寸，在控制模型与原型相似的条件下，对模型煤层或岩层进行开挖，从而对采场顶底板变形破坏、巷道围岩失稳、断层活化等特征进行监测分析。

目前，由于模型架尺寸受限，无法对整套煤系地层进行模拟，常用配重块等对煤层顶板进行荷载加压。但是随着采深的逐渐增加，配重块堆叠层数同比例增加，一定程度上加大了试验人员的危险性，而且配重块施工繁琐，无法对围岩应力场进行有效的模拟。同时，深部承压水对煤层开采具有严重的威胁，但是目前的平面模型架通常仅考虑应力场的影响，舍弃了承压含水层水压及渗流场的综合作用。在测试手段上，常在模型内部布设压力盒等点式传感器进行内部应力场的测量，但多为点式传感器，无法获得连续的分布式数据体。

因此，针对采场围岩平面相似模型系统提出一种考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置及测试系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

考虑承压水作用的智能加载式平面模型架测试装置，包括：

立式模型架；所述立式模型架包括长条形底座，以及竖直固定在所述长条形底座两端的立柱；两根所述立柱的同侧边沿之间可拆卸连接有多块长条状的挡板；多块所述挡板、两根所述立柱和所述长条形底座合围形成顶端开口、四周和底部封闭的加载模拟区，所述加载模拟区内分层模拟铺设有煤/岩层；

加载机构；所述加载机构位于所述加载模拟区的顶部开口处，且安装在两根所述立柱的顶端之间，并能够向所述加载模拟区内部竖向施加压力；

承压水模拟机构；所述承压水模拟机构包括置于所述加载模拟区底部的水袋，以及位于所述加载模拟区外部，且与所述水袋连接的控压组件。

通过上述技术方案，本发明提供的装置结构简单、设计合理，且使用操作简便，能有效解决现有平面相似模型架中存在的顶部荷载施加困难、应力场模拟不均、渗流场缺失、测试手段单一等缺陷，能够满足不同埋深模拟的试验需求。