[发明专利]一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法

说明书

本发明涉及岩体工程模拟实验技术领域，具体的公开了一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法，包括底座，底座上侧放置有巷道模型，巷道模型左右两侧均平行设有侧板，巷道模型顶部水平设有顶板，侧板与巷道模型侧边之间均匀设有若干水平设置的液压杆，顶板与巷道模型顶部之间均匀设有若干竖直设置的液压杆；顶板上侧设有支架，支架下侧设有铁链，铁链一端可拆卸固定连接有铁锤，顶板中部设有与铁锤对应的通孔。本发明可对巷道模型施加灵活的静载和动载压力，实验效果贴合实际且可靠，为矿井巷道破裂的治理，预防及安全评价提供理论依据。

技术领域

本发明涉及岩体工程模拟实验技术领域，尤其涉及一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法。

背景技术

冲击地压是深井开采巷硐围岩冒落、支护结构失稳，乃至大范围闭合的主要原因，是制约深部矿井开采的主要动力灾害之一。发生冲击时，载荷集中局部化的问题抽象，很难直接监控及掌握。因此，对巷道模型进行扰动，研究了解到在不同动静载情况下巷道发生的变化及内部构件产生的应力情况。该实验过程对后续矿井施工起着至关重要的作用。

现在关于动静载叠加作用下煤岩体失稳破坏规律开展了大量的研究，但是冲击地压等动力灾害多发生在巷道中，关于动静载叠加作用下巷道围岩动力响应特征及冲击灾变过程的试验研究有待进一步加强，尤其是考虑巷道支护作用的影响，支护构件包括锚杆等，一方面相似材料模拟过程中受到材料配比，人为操作误差，温度等因素的影响，试验可靠性及可重复性有待加强，另一方面巷道支护构件在试验过程中难以进行模拟及安装，因此构建动静载叠加作用下巷道动力响应试验系统及试验方法，对研究巷道围岩及支护构件动力响应特征，揭示巷道变形失稳规律具有重要意义。

因此，为了解决此类问题，我们提出了一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于3D打印技术的动静载实验装置及方法，包括底座，其特征在于，所述底座上侧放置有巷道模型，巷道模型左右两侧均平行设有侧板，巷道模型顶部水平设有顶板，侧板与巷道模型侧边之间均匀设有若干水平设置的液压杆，顶板与巷道模型顶部之间均匀设有若干竖直设置的液压杆；

所述顶板上侧设有支架，支架下侧设有铁链，铁链一端可拆卸固定连接有铁锤，顶板中部设有与铁锤对应的通孔。

优选的，所述巷道模型内部预设有若干锚杆，锚杆上螺栓绕有光纤传感器。

优选的，两个所述侧板底部均与底座上侧可拆卸固定连接，顶板两端与两个侧板上端可拆卸固定连接。

优选的，所述侧板和顶板均设有若干安装槽，液压杆一端与对应的安装槽卡接固定。

优选的，所述支架呈倒U字形，支架两端底部均安装有移动轮。

优选的，所述支架上设有小车，小车下侧下侧设有用于控制铁链升降的收卷机构，支架设有与小车匹配的轨道，小车与支架滑动连接。

优选的，所述收卷机构包括安装在小车下侧的滑轮和收卷盘，铁链一端与收卷盘固定连接，铁链卷绕在收卷盘上，滑轮与小车下侧转动连接，且滑轮位于收卷盘侧边，铁链与铁锤对接的一端从滑轮上方绕过。

优选的，所述收卷盘侧边设有连接座，连接座与收卷盘转动连接，连接座侧边固定有电机，且电机的输出端贯穿连接座并与收卷盘同轴连接。

一种基于3D打印技术的动静载实验方法，包括如下步骤：

步骤一：放置巷道模型；

步骤二：对巷道模型四周施加压力，形成施加静载的效果，在施加静载时，通过传感器监测应力变化，为矿井巷道破裂的治理，预防及安全评价提供理论依据；