一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备技术方案

本发明专利技术公开了一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备，包括试验台、落锤、落锤升降装置、落锤控制装置以及数据监测装置；试验台内部设置有巷道，试验台的顶端面上设置有相互平行的左导向柱和右导向柱，左、右导向柱均为内部中空的结构，左、右导向柱之间设置有承压柱，落锤能够沿左、右导向柱上下滑动；落锤控制装置包括承压柱瞬态卸压应力波施加机构和防落锤二次撞击承压柱机构；所述数据监测装置包括数据收集分析机构和安装在试验台周围及内部的摄像机、数码相机。利用本发明专利技术可以完成巷道动力试验中瞬时加压与瞬时卸压试验，并且通过数据测量、传输与存储实时显示巷道受力变形情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于巷道动力试验系统领域，尤其涉及一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备。
技术介绍
在井下深部巷道开挖推进过程中，可能会引发巷道上覆岩体的断裂，甚至可能面临岩爆、冲击地压等岩石动力灾害，这些现象会导致岩石爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷。目前，对于研究巷道受力过程中，巷道变形、移动及破坏规律，尤其对涉及弹塑性、破碎、垮落等多种力学行为的岩体力学问题，利用相似材料模拟试验法已被广泛认为是一种有效的研究方法。然而，实验室相似材料模拟大型试验装置中，巷道加载过程一般作为静态或准静态过程处理，而当巷道受到如上所述的具有瞬时性的动态荷载时，现有的试验装置往往不能实现。由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提尚。
技术实现思路
本专利技术为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备。本专利技术所采用的技术方案为:一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备，包括试验台、落锤、落锤升降装置、落锤控制装置以及数据监测装置；试验台内部设置有巷道，试验台的顶端面上设置有相互平行的左导向柱和右导向柱，左、右导向柱均为内部中空的结构，左、右导向柱之间设置有承压柱，落锤能够沿左、右导向柱上下滑动Γ落锤控制装置包括承压柱瞬态卸压应力波施加机构和防落锤二次撞击承压柱机构，承压柱瞬态卸压应力波施加机构包括锤击块，锤击块放置在承压柱的顶端，落锤的初始位置位于锤击块与承压柱叠放后锤击块的顶端，左、右导向柱上均设置有多个用于阻挡落锤下滑的限位块，各限位块所处的高度相同且各限位块为可拆卸式限位块，各限位块的顶端面到落锤底端面的距离均小于承压柱的顶端面到落锤底端面的距离，所述防落锤二次撞击承压柱机构位于各限位块的下方；所述数据监测装置包括数据收集分析机构和安装在试验台周围及内部的摄像机、数码相机。所述数据收集分析机构包括超动态应变仪、信号放大器、动态信号分析仪、计算机以及设置在所述承压柱底端、巷道顶底板、巷道的左右巷帮上的应变片和应力传感器，应变片与超动态应变仪相连，应力传感器与信号放大器相连，超动态应变仪与信号放大器均与动态信号分析仪相连，动态信号分析仪连接计算机。所述落锤升降装置包括吊环和吊环升降控制机构，吊环设置在落锤顶端面的中央位置处，吊环升降控制机构包括能够与吊环相连或分离的磁感应件、设置在左、右导向柱顶端的定位板、设置在定位板上的第一滑轮和第二滑轮、以及设置在试验台一侧的卷轮和控制开关，控制开关用于控制卷轮的转动方向以及控制磁感应件的通电与断电，所述吊环升降控制机构还包括用于连接卷轮、第二滑轮、第一滑轮及磁感应件的升降绳，以及用于连接控制开关与卷轮、控制开关与磁感应件的电线绳，磁感应件通电后与吊环分离，完成落锤的瞬时释放，磁感应件断电后与吊环相连，启动卷轮，完成落锤的升降。所述落锤、锤击块、承压柱三者的重心位于同一条直线上，所述落锤与锤击块的接触面、承压柱与锤击块的接触面均为光滑表面，所述承压柱的高度大于锤击块的高度，承压柱的横向截面积大于锤击块的横向截面积。所述承压柱瞬态卸压应力波施加机构还包括用于对承压柱施加横向作用力的撞击杆和施力部，所述施力部为人力或自动施力机构，撞击杆的一端正对锤击块与承压柱叠放后锤击块在竖直方向上的中央位置处，撞击杆的另一端正对施力部。所述撞击杆的下方设置有用于支撑撞击杆的支架，该支架为伸缩式支架，支架上设置有尚度调节开关。所述防落锤二次撞击承压柱机构包括设置在左导向柱的内侧底部的左定位块和设置在右导向柱的内侧底部的右定位块，左定位块的顶端设置有左曲柄滑块机构，右定位块的顶端设置有右曲柄滑块机构，左、右曲柄滑块机构均包括第一连杆和第二连杆，第二连杆的长度大于第一连杆的长度，左、右导向柱的相向内侧的相对位置处均开设有伸出槽，第二连杆的一端为自由端且该自由端能够沿伸出槽进出，第二连杆的另一端与第一连杆的一端相铰接，左曲柄滑块机构的第一连杆的另一端与左导向柱的内壁固连，右曲柄滑块机构的第一连杆的另一端与右导向柱的内壁固连；所述防落锤二次撞击承压柱机构还包括用于带动左、右曲柄滑块机构中的第一、第二连杆动作的触发机构。所述触发机构包括用于触发左曲柄滑块机构的左触发机构及用于触发右曲柄滑块机构的右触发机构，左、右触发机构均包括设置在第一连杆与第二连杆的铰接处的销轴和弹簧，弹簧的初始状态为张紧状态，销轴的轴线垂直于左、右定位块的顶端面所在的平面，左触发机构的弹簧的一端与第一、第二连杆的铰接处固连、另一端与左导向柱的内壁固连，右触发机构的弹簧的一端与第一、第二连杆的铰接处固连、另一端与右导向柱的内壁固连，落锤下落碰到承压柱后弹起，弹起过程中，落锤的左、右端分别携带销轴上移，第一、第二连杆在销轴和弹簧的双重作用力下运动并致使第二连杆从伸出槽内伸出，从伸出槽内伸出的第二连杆用于托持再次下落的落锤。所述左、右导向柱均包括前壁、后壁、左壁和右壁；所述销轴的顶端固连有挡块，挡块呈圆锥状，挡块包括相互固连的尖锥部和提起部，提起部与销轴的顶端固连，尖锥部位于提起部的上方；左导向柱的后壁与右导向柱的前壁上均开设有销轴安置槽，销轴的一半置放于销轴安置槽内。所述左触发机构的第一连杆与左导向柱的左壁的内侧面固连，左触发机构的弹簧与左导向柱的前壁的内侧面固连，左导向柱上的伸出槽开设在左导向柱的右壁的下部；右触发机构的第一连杆与右导向柱的右壁的内侧面固连，右触发机构的弹簧与右导向柱的后壁的内侧面固连，右导向柱上的伸出槽开设在右导向柱的左壁的下部。由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的有益效果为:利用本专利技术可以完成瞬时加压与卸压试验，解决了目前大型试验装置中只能实现静态或准静态加载，缺乏动态加载条件下试验研究的不足的问题，并且通过数据测量、传输与存储可实时显示巷道受力变形的情况。【附图说明】图1为进行瞬时加压试验时本专利技术的结构示意图。图2为进行瞬时卸压试验时本专利技术的结构示意图。图3为本专利技术中除去落锤升降装置后的承压柱瞬态卸压应力波施加机构的结构示意图。图4为本专利技术中除去落锤升降装置以及承压柱瞬态卸压应力波施加机构后的防落锤二次撞击承压柱机构的结构示意图。图5为本专利技术中第一连杆、第二连杆、弹簧以及销轴的连接关系示意图。图6为利用本专利技术采用不同质量落锤及不同下落高度时，承压柱底端处应力随时间变化的情况示意图。其中，1、试验台2、左导向柱3、承压柱4、限位块5、防落锤二次撞击承压柱机构6、落锤7、吊环8、定位板9、磁感应件10、升降绳11、第二滑轮12、卷轮13、控制开关14、巷道15、应变片16、应力传感器17、摄像机18、数码相机19、信号放大器20、超动态应变仪21、动态信号分析仪22、计算机23、右导向柱24、定位板25、锤击块26、撞击杆27、支架28、高度调节开关29、左定位块30、右定位当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巷道动力试验系统的动态加载试验设备，其特征在于，包括试验台、落锤、落锤升降装置、落锤控制装置以及数据监测装置；试验台内部设置有巷道，试验台的顶端面上设置有相互平行的左导向柱和右导向柱，左、右导向柱均为内部中空的结构，左、右导向柱之间设置有承压柱，落锤能够沿左、右导向柱上下滑动；落锤控制装置包括承压柱瞬态卸压应力波施加机构和防落锤二次撞击承压柱机构，承压柱瞬态卸压应力波施加机构包括锤击块，锤击块放置在承压柱的顶端，落锤的初始位置位于锤击块与承压柱叠放后锤击块的顶端，左、右导向柱上均设置有多个用于阻挡落锤下滑的限位块，各限位块所处的高度相同且各限位块为可拆卸式限位块，各限位块的顶端面到落锤底端面的距离均小于承压柱的顶端面到落锤底端面的距离，所述防落锤二次撞击承压柱机构位于各限位块的下方；所述数据监测装置包括数据收集分析机构和安装在试验台周围及内部的摄像机、数码相机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程国强，赵芳，明德志，王峰，蒋广龙，孙业强，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37