【技术实现步骤摘要】
一种岩石冲击加载-卸围压力学试验系统及其使用方法
本专利技术涉及巷道围岩支护
,尤其涉及一种岩石冲击加载-卸围压力学试验系统及其使用方法。
技术介绍
冲击地压现象是矿山压力显现的一种特殊形式,可描述为:矿山采动(采掘工作面)诱发高强度的煤(岩)变形能瞬时释放,在相应采动空间引起强烈围岩震动和挤出的现象,是煤矿生产过程中最严重的自然灾害之一,发生前一般没有明显的宏观预兆,以突然、急剧、猛烈的形式将煤岩体抛出,造成设备损坏、片帮冒顶、巷道堵塞和人员伤亡等,严重影响煤矿安全高效生产。目前,随着我国煤矿开采深度的不断增加,开采强度不断加大,冲击地压灾害事故频繁发生,给煤矿安全生产和广大井下作业人员的生命安全带来了极大的威胁。研究冲击地压破坏特征及机理,不仅要通过理论分析、现场观测,还要通过模拟实验来探索。目前,在实验室内研究冲击地压时,一般采用两种实验方法,一种是试验过程中使试件一直受到来自各个方向的围压,直接对试件进行冲击加载,不考虑围压的卸载,得到试件的应力应变情况。现有技术中有一种三向刚性加载冲击地压真三轴模拟试验装置(专利号为CN201410655304.1),该装置通过在压力腔的内周围设柔性围压加载外套,解决试件在三个方向上变形的互相影响,又避免支撑效应的影响,较逼真的模拟了冲击地压。采用该装置研究冲击地压时,试件一直处于三轴压力下,能很好地揭示冲击地压来临且巷道支护未失效时,围岩的应力应变情况,但是无法用来研究冲击地压发生导致巷道支护失效时,围岩应力应变的变化情况和变形破坏的特征。另一种试验方法是先对试件进行加载,到达一定数值后,使试件单面临空实 ...
【技术保护点】
1.一种岩石冲击加载‑卸围压力学试验系统,其特征在于,其包括:承载框架单元,包括底座、立柱和横梁,所述立柱竖直设置在所述底座的上表面两侧,所述横梁水平固定在所述立柱的上部;轴压加载单元,固定在所述底座的上表面中间位置处,且用于对试件施加自下而上的轴向压力;冲击加载单元,固定在所述横梁上,且用于对试件施加自上而下的轴向冲击载荷;围压加载单元,设置在所述轴压加载单元和冲击加载单元之间,所述围压加载单元用于对试件施加水平面内的围压;围压卸载单元,用于对所述试件水平面内的其中一个侧壁方向的围压进行卸载;加载控制单元,用于分别控制所述轴压加载单元、冲击加载单元和围压加载单元进行加载;监测单元,用于监测所述试件在加卸载过程中受力、变形及破坏情况;数据分析单元,与所述加载控制单元相连接,且所述数据分析单元用于接受所述监测单元的数据并处理分析。
【技术特征摘要】
1.一种岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,其包括:承载框架单元,包括底座、立柱和横梁,所述立柱竖直设置在所述底座的上表面两侧,所述横梁水平固定在所述立柱的上部;轴压加载单元,固定在所述底座的上表面中间位置处,且用于对试件施加自下而上的轴向压力;冲击加载单元,固定在所述横梁上,且用于对试件施加自上而下的轴向冲击载荷;围压加载单元,设置在所述轴压加载单元和冲击加载单元之间,所述围压加载单元用于对试件施加水平面内的围压;围压卸载单元,用于对所述试件水平面内的其中一个侧壁方向的围压进行卸载;加载控制单元,用于分别控制所述轴压加载单元、冲击加载单元和围压加载单元进行加载;监测单元,用于监测所述试件在加卸载过程中受力、变形及破坏情况;数据分析单元,与所述加载控制单元相连接,且所述数据分析单元用于接受所述监测单元的数据并处理分析。2.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述轴压加载单元包括轴压加载油缸、轴压加载油箱和下压头,所述轴压加载油缸固定在所述底座上,所述轴压加载油箱与轴压加载油缸相连接,所述下压头的一端与轴压加载油缸相连接,其另一端竖直伸入到围压加载单元中并与试件的下表面相接触。3.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述冲击加载单元包括冲击加载油缸、冲击加载油箱、上压头和承压柱,所述冲击加载油缸与横梁固定连接,且所述冲击加载油缸与所述冲击加油箱相连接,所述承压柱的一端与冲击加载油缸的活塞杆相连接,其另一端与上压头的顶部相连接,所述上压头的底部与试件的上表面相接触。4.如权利要求1所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述围压加载单元包括压力室、三个围压加载油缸、围压加载油箱和三个第一侧向压头,试件设置在压力室中,所述围压加载油箱与围压加载油缸相连接,所述围压加载油缸的活塞杆与第一侧向压头相连接,三个第一侧向压头分别设置在压力室外部的三个侧壁上,三个第一侧向压头水平伸入压力室后与试件的三个侧壁相接触,所述围压卸载单元设置在压力室外部的第四个侧壁上。5.如权利要求4所述的岩石冲击加载-卸围压力学试验系统,其特征在于,所述围压卸载单元包括第二侧向压头、撑杆、围压卸载油缸、第一压力传感器和卸载控制器,所述第二侧向压头设在压力室外部的第四个侧壁上,第二侧向压头的一端水平伸入压力室后与试件的第四个侧壁相接触,所述第二侧向压头的另一端与撑杆的一端相铰接,撑杆的另一端设有滑轮,所述围压卸载油缸与围压加载油箱相连接,且所述围压卸载油缸的活塞杆端部设有滑槽,撑杆的滑轮与滑槽相配合,其中,所述滑槽的内部还设有可打开和关闭的挡板,当挡板打开时,滑轮可沿滑槽自由滑动,当挡板关闭时,滑轮锁紧在滑槽中;所述第一压力传感器设置在第二侧向压头与试件之间,所述卸载控制器分别与第一压力传感器和挡板相连接。6.如权利要求3所述的岩石冲击加...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘学生,宋世琳,谭云亮,范德源,宁建国,顾清恒,江宁,王俊,徐强,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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