[发明专利]深立井马头门三维物理模型实验装置与方法

摘要

本发明提供一种深立井马头门三维物理模型实验装置与方法，该装置包括：实验箱，用于放置井筒及马头门模型和填充围岩相似材料；光纤测试系统，包括多根光纤和与多根光纤连接的光纤数据读取模块，多根光纤设于实验箱中；电法测试系统，包括多根电法测线和与多根电法测线连接的测线数据读取模块；电阻式应变传感器测试系统，包括多个电阻式应变传感器和与多个电阻式应变传感器连接的电阻数据读取模块；加载系统，包括液压缸、反力架和液压控制模块，液压缸与液压控制模块连接，液压缸设于实验箱的上盖和反力架之间。本发明可系统全方位地分析马头门围岩动态响应问题，实现不同开挖工况下围岩动态力学响应的分析。

主权项

一种深立井马头门三维物理模型实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据原型和模型结构刚度相等原则，制作井筒及马头门模型以模拟该处的喷射混凝土结构，以及制作岩体材料模型以模拟井筒及马头门开挖处的岩体材料；步骤二，根据荷载相似常数配制围岩相似材料；步骤三，在井筒和马头门模型中装入岩体材料模型，将井筒及马头门模型放入高强度实验箱中；步骤四，在井筒及马头门模型周围布设多根光纤传感器，以测量开挖过程中井筒及马头门围岩的变形；在井筒及马头门模型的围岩内布设多条电法测线，以测量开挖过程中井筒及马头门围岩松动圈范围；在井筒及马头门模型的马头门周围布设多个电阻式应变传感器，以测量马头门开挖过程中的围岩应力变化；步骤五，在高强实验箱中填满围岩相似材料后，放置实验箱上盖，在上盖上方安装油缸和反力架；步骤六，拽出井筒及马头门模型中的岩体材料模型，以模拟井筒和马头门开挖过程，采用光纤传感器、电法测线、应变传感器和应变片，检测煤矿深立井马头门及连接硐室群在开挖过程中的应力场、位移场和松动范围变化规律；步骤七，保持油缸压力一设定时间，每间隔一段时间采集一次数据。