块状堆积体边界抗力实验测定装置及试验方法制造方法及图纸

块状堆积体边界抗力实验测定装置及试验方法。本发明专利技术涉及一种块状堆积体边界抗力实验测定装置及试验方法。灾后巷道失稳垮冒以至造成救援通道堵塞，从而导致救援受阻，延长救援人员到达待援人员驻留区的时间，此时，如何能够安全快速通过，成为灾后能否实现安全、快速、有效救援的关键。所述的实验箱的侧面设置压力传感器，所述的压力传感器按纵向设置7排，每排4个排列，每个所述的压力传感器均通过数据线连接数据采集仪，所述的数据采集仪通过数据线连接电脑。本发明专利技术用于积体边界被动抗力及块体间水平作用力实验。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种块状堆积体边界抗力实验测定装置及试验方法。
技术介绍
：灾后巷道失稳垮冒以至造成救援通道堵塞，从而导致救援受阻，延长救援人员到达待援人员驻留区的时间，此时，如何能够安全快速通过，成为灾后能否实现安全、快速、有效救援的关键。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种块状堆积体边界抗力实验测定装置及试验方法，给出了冒落堆积体是否能够将空间充填满的判定条件，推导出了冒落堆积体的高度、边界水平抗力、堆积体中任意一点位置处的横向和纵向作用力计算公式，给出了堆积体内块体之间纵横作用力分布曲线；从避免和减少对堆积体维系块体之间力学平衡的扰动角度出发，给出了救援通道的位置、形状及支护方式的选择路径及相应参考性指标。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种块状堆积体边界抗力实验测定装置，其组成包括：实验箱1、压力传感器2、数据线3，所述的实验箱1的侧面设置压力传感器2，所述的压力传感器2按纵向设置7排，每排4个排列，每个所述的压力传感器2均通过数据线3连接数据采集仪4，所述的数据采集仪4通过数据线3连接电脑5。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，所述的实验箱1的左侧面、右侧面与背面均为木板，所述的实验箱1的顶面、底面与前面均为有机玻璃板。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，所述的实验箱1的顶部设置下出口宽度可调的槽形块体分散入口，所述的槽形块体分散入口的两个侧面分别为等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ，所述的等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ之间的两个斜边侧面分别通过有机玻璃板Ⅰ(7)与有机玻璃板Ⅱ8相连接，所述的槽形块体分散入口的上入口的宽度大于下出口的宽度，所述的有机玻璃板Ⅱ8为可调节边，所述的有机玻璃板Ⅱ8的底端设置滑条9，所述的滑条9在滑槽10内滑动，所述的滑槽10分别设置在等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ的下出口端，所述的有机玻璃板Ⅱ8的顶端通过转轴11分别连接等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ的顶端。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，每行所述的压力传感器2之间的距离为100mm，每列所述的压力传感器2之间的距离为100mm。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置的实验方法，实验分方案一、方案二与方案三，方案一：第一步：细沙作为堆积体介质，其粒径小于3mm；第二步：实验前先将数据采集仪与压力传感器之间通过数据线连接好，录入压力传感器参数，平衡各数据通道，并将传感器数据清零；第三步：将事先准备好的细沙，通过人工经槽形块体分散入口自由下落入实验箱内，在装入细沙的同时，通过有机玻璃板观测细沙在边界位置处滑落堆积的高度，并测定堆积体的自然安息角；第四步：在堆积体边界位置处，从堆积体与最下一排传感器所在位置平齐开始，沿纵向每增加100mm的堆积高度，则记录一次传感器的压力值。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置的实验方法，方案二：第一步：煤块Ⅰ作为堆积体介质，其块径为5-20mm；第二步：实验前先将数据采集仪与压力传感器之间通过数据线连接好，录入压力传感器参数，平衡各数据通道，并将传感器数据清零；第三步：将事先准备好的煤块Ⅰ，通过人工经槽形块体分散入口自由下落入实验箱内，在装入煤块Ⅰ的同时，通过有机玻璃板观测煤块Ⅰ在边界位置处滑落堆积的高度，并测定堆积体的自然安息角；第四步：在堆积体边界位置处，从堆积体与最下一排传感器所在位置平齐开始，沿纵向每增加100mm的堆积高度，则记录一次传感器的压力值。所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置的实验方法，方案二：第一步：煤块Ⅱ作为堆积体介质，其块径为20-35mm；第二步：实验前先将数据采集仪与压力传感器之间通过数据线连接好，录入压力传感器参数，平衡各数据通道，并将传感器数据清零；第三步：将事先准备好的煤块Ⅱ，通过人工经槽形块体分散入口自由下落入实验箱内，在装入煤块Ⅱ的同时，通过有机玻璃板观测煤块Ⅱ在边界位置处滑落堆积的高度，并测定堆积体的自然安息角；第四步：在堆积体边界位置处，从堆积体与最下一排传感器所在位置平齐开始，沿纵向每增加100mm的堆积高度，则记录一次传感器的压力值。本专利技术的有益效果为：首先，依据破碎带内块体大小、三维尺度特征，分析垮落堆积体形成过程中，块体之间的撞击、挤压、充填的特点，进而分析堆积体内块体之间的依存关系和力学关系；其次，依据破碎带内块体大小、三维尺度特征，对比破碎带因冒落而处于临时稳定状态的空间大小和巷道尺寸，综合确定在分析垮落堆积体内块体时所应采用的力学理论；再者，沿巷道轴线方向上，分析垮落堆积体在不同区段上(地质破碎带区段、非地质破碎带区段)的边界特征；在此基础上，建立垮落堆积体的力学模型。测定块状堆积体在堆积过程中对侧向限制体的作用力，以及堆积体的自然堆积角，据此分析堆积体边界抗力与埋深、块(粒)度、含水率之间的关系，以及堆积体内部块体之间纵横向作用力，从而为相关块(散)体力学行为研究提供基础数据。附图说明：附图1是本专利技术的结构示意图。附图2是本专利技术的传感器编号示意图。附图3是本专利技术的槽形块体分散入口的侧面示意图。附图4是本专利技术的堆积体充满冒落空间时抗力计算图A。附图5是本专利技术的堆积体充满冒落空间时抗力计算图B。附图6是本专利技术的抗力计算图。附图7是本专利技术的堆积体边界抗力分布图A。附图8是本专利技术的堆积体边界抗力分布图B。附图9是本专利技术的堆积体边缘所受抗力计算图A。附图10是本专利技术的堆积体边缘所受抗力计算图B。附图11是本专利技术的抗力计算简图。附图12是本专利技术的堆积体边界抗力分布图A。附图13是本专利技术的堆积体边界抗力分布图B。具体实施方式：实施例1一种块状堆积体边界抗力实验测定装置，其组成包括：实验箱1、压力传感器2、数据线3，所述的实验箱1的侧面设置压力传感器2，所述的压力传感器2按纵向设置7排，每排4个排列，每个所述的压力传感器2均通过数据线3连接数据采集仪4，所述的数据采集仪4通过数据线3连接电脑5。压力传感器型号：KAP10系列IP65数据采集仪型号：UT7160静态采集仪实施例2实施例1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，所述的实验箱1的左侧面、右侧面与背面均为木板，所述的实验箱1的顶面、底面与前面均为有机玻璃板。实施例3实施例1或2所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，所述的实验箱1的顶部设置下出口宽度可调的槽形块体分散入口，所述的槽形块体分散入口的两个侧面分别为等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ，所述的等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ之间的两个斜边侧面分别通过有机玻璃板Ⅰ(7)与有机玻璃板Ⅱ8相连接，所述的槽形块体分散入口的上入口的宽度大于下出口的宽度，所述的有机玻璃板Ⅱ8为可调节边，所述的有机玻璃板Ⅱ8的底端设置滑条9，所述的滑条9在滑槽10内滑动，所述的滑槽10分别设置在等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ的下出口端，所述的有机玻璃板Ⅱ8的顶端通过转轴11分别连接等腰梯形玻璃板Ⅰ6与等腰梯形玻璃板Ⅱ的顶端。实施例4实施例1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，每行所述的压力传感器2之间的距离为100mm，每列所述的压力传感器2之间的距离为100mm。实施例5实施例1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置的实验方法，实验分方案一、方案二与方案三，方案一：第一步：细沙作为堆积体介质，其粒径小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种块状堆积体边界抗力实验测定装置，其组成包括：实验箱(1)、压力传感器(2)、数据线(3)，其特征是：所述的实验箱(1)的侧面设置压力传感器(2)，所述的压力传感器(2)按纵向设置7排，每排4个排列，每个所述的压力传感器(2)均通过数据线(3)连接数据采集仪(4)，所述的数据采集仪(4)通过数据线(3)连接电脑(5)。

【技术特征摘要】
1.一种块状堆积体边界抗力实验测定装置，其组成包括：实验箱(1)、压力传感器(2)、数据线(3)，其特征是：所述的实验箱(1)的侧面设置压力传感器(2)，所述的压力传感器(2)按纵向设置7排，每排4个排列，每个所述的压力传感器(2)均通过数据线(3)连接数据采集仪(4)，所述的数据采集仪(4)通过数据线(3)连接电脑(5)。2.根据权利要求1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，其特征是：所述的实验箱(1)的左侧面、右侧面与背面均为木板，所述的实验箱(1)的顶面、底面与前面均为有机玻璃板。3.根据权利要求1或2所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，其特征是：所述的实验箱(1)的顶部设置下出口宽度可调的槽形块体分散入口，所述的槽形块体分散入口的两个侧面分别为等腰梯形玻璃板Ⅰ(6)与等腰梯形玻璃板Ⅱ，所述的等腰梯形玻璃板Ⅰ(6)与等腰梯形玻璃板Ⅱ之间的两个斜边侧面分别通过有机玻璃板Ⅰ(7)与有机玻璃板Ⅱ(8)相连接，所述的槽形块体分散入口的上入口的宽度大于下出口的宽度，所述的有机玻璃板Ⅱ(8)为可调节边，所述的有机玻璃板Ⅱ(8)的底端设置滑条(9)，所述的滑条(9)在滑槽(10)内滑动，所述的滑槽(10)分别设置在等腰梯形玻璃板Ⅰ(6)与等腰梯形玻璃板Ⅱ的下出口端，所述的有机玻璃板Ⅱ(8)的顶端通过转轴(11)分别连接等腰梯形玻璃板Ⅰ(6)与等腰梯形玻璃板Ⅱ的顶端。4.根据权利要求1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置，其特征是：每行所述的压力传感器(2)之间的距离为100mm，每列所述的压力传感器(2)之间的距离为100mm。5.根据权利要求1所述的块状堆积体边界抗力实验测定装置的实验方法，其特征是：实验分方案一、方案二与方案三，方案一：第一步：细沙作为堆积体介质，其粒径小于3mm；第二步：实验前...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国华，陈刚，金珠鹏，秦涛，兰永伟，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23