[发明专利]岩爆模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及是一种模型块体尺寸为100×60×40cm的室内进行岩爆的复制和再现的模型试验装置，涉及装置的构造和采用的自平衡加卸载系统。

背景技术

岩爆是高地应力条件下地下岩体工程开挖中，一种由渐进破坏诱发突变的一种特殊动力现象，具有围岩突然、猛烈地向开挖空间弹射、抛掷、喷出的特征。岩爆的产生直接威胁到人员及设备的安全，破坏了地下工程结构，已成为深部或深埋地下工程施工的重大技术难题，是一个世界性的灾害现象。正如著名岩石工程学家Brown（1988）教授所指出的：“甚至在岩爆定义上达到一致意见都是困难的，岩爆这个问题的成功答案，目前正在全世界很多研究中心进行着研究，它的进展将代表岩石力学这门学科的发展和重大突破。”

由于岩爆力学机制及其复杂，自从人们开始认识岩爆以来，国内外学者进行了大量的探讨性研究，取得了一定的成果。由于岩石物理力学性质的复杂性以及地质力学条件的变化、工程施工的诱发等，使得岩爆的机理极其复杂，岩爆研究多侧重工程中已遇到的相关问题，岩爆的理论研究进展缓慢，对岩爆的预测与防治尚缺乏成熟的理论作指导。物理模拟可以在室内进行岩爆的复制，通过岩爆的再现可以获取更多岩爆机理的更深层的认识，并且通过先进的量测手段，可以进行多参量的测试，从而进行量化分析，研究岩爆产生的机理、过程、条件以及有效地控制措施，是一种有效地研究方法。目前，已开展的物理模型试验多借助于压力机进行，由于受实验机具的限制，试样尺寸小，尺寸效应影响大，其代表性与岩爆发生的实际条件和状态存在较大的差异，具有很大的局限性。本发明的目的在于实现模拟大尺寸模型岩爆的产生，模型试件尺寸为100×60×40cm的装置及试验，目前尚无报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用大尺寸模型试件尺寸，实现室内岩爆的复制和再现，进行坚硬岩体在高地应力条件下岩爆产生的机理、过程、条件以及有效的控制方法的岩爆模型试验装置。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的岩爆模型试验装置，由主机和液压控制系统组成，所述主机主要由基座、模型就位进退油缸、承载框架组成和约束门板部分。所述模型就位进退油缸有两台，对称装在基座上面左部的两侧；承载框架有多个，并排对齐装在基座上面的右部；在由多个呈马蹄形承载框架构成的一个矩形的内腔中，左侧安装侧向定位梁，右侧安装侧向均布压力加载器，上部安装顶部均布压力加载器，底面安装用于模型就位的垫板；在第一个承载框架上安装约束门板部分。

所述承载框架，在其左、右两边边的外侧均设有若干个侧部减重孔；在其顶部设有若干个减重孔，且在其顶部中心位置设有1个用于吊装的螺栓孔；在其底部的两端分别加工有2个通孔和1个螺孔，所述通孔用于穿过螺钉固定承载框架，所述螺孔用于安装调平承载框架的螺栓；在其四个角上各加工有1个通孔，承载框架连接螺栓通过此通孔连接承载框架。

所述基座包括自下而上排列的滑板支撑架底板、油缸支座固定架、滑板支撑架、油缸支座、模型就位滑板、模型就位固定板。

所述滑板支承架为钢结构件，其侧部开有4个起减重作用的穿孔。

所述模型就位进退油缸为标准件工程缸，每个模型就位进退油缸由两个油缸支座支撑，每个油缸支座通过油缸支座固定架安装在滑板支承架4左端的两侧，并通过销轴衬套、销轴、销连接在一起。

所述约束门板部分，是在第一个承载框架的侧部，通过约束门板支座和约束门销轴安装约束门板，在约束门板前面用螺钉固定装饰门板，在约束门板前面用内六角螺栓安装压紧块限位板和门把手。在约束门板的后面用内六角螺栓安装约束挡板，

所述约束门板部分还包括：在第一个承载框架的另一侧部，通过六角螺栓安装压紧块，压紧块的内侧安装有压紧弹簧，使压紧块在压紧块支撑轴上前后移动；在压紧块的外侧安装有推力球轴承、压紧螺母和用于限制压紧块的转动角度的压紧块限位板；在压紧螺母和压紧块上分别安装有两个手柄，使压紧螺母和压紧块在压紧块支撑轴上转动；约束门板在模型块就位后关闭，通过压紧块、压紧螺母和压紧块限位块固定。

所述的压紧块和压紧螺母通过压紧块支撑轴与第一个承载框架的另一侧部连接在一起。

所述侧向定位梁与侧向均布压力加载器的空间高度以及固定螺孔的位置一致。