巷道开挖卸荷模拟试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，下承压板、侧承压板和上承压板共同包裹试样，试样内开设有预制巷道，沿预制巷道的外表面铺设有固定板，固定板上开设有凹槽，凹槽内设置有压力传感器，压力传感器与计算机信号连接，支撑杆的一端与卸荷杆的一端铰接，支撑杆的另一端与凹槽活动连接且支撑杆的另一端紧贴压力传感器，加载端作用于侧承压板、上承压板且加载端与计算机信号连接。本实用新型专利技术的有益效果为：可以模拟巷道围岩开挖卸荷过程，不会对围岩造成明显的附加扰动，可精确控制围岩的卸荷速率和卸荷量，准确测量卸荷过程中围岩的相关力学参数。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地下工程开挖
，特别是涉及一种巷道开挖卸荷模拟试验装置。
技术介绍
地下工程的开挖实际上是岩体在某一面的应力得到释放，破坏了原有的力学平衡状态，使岩体产生新的变形，甚至断裂、破碎，即地下工程中巷道围岩的变形破坏是由于对围岩进行卸荷而引起的。因此，巷道围岩的开挖卸荷研究对进一步探究巷道围岩变形破坏机理及巷道围岩稳定性控制技术具有重要意义。目前，用来模拟巷道开挖卸荷的方法主要有预埋法和非预埋法两类。预埋法是指在制作模拟试样过程中，将巷道开挖装置预埋入试样之中，试验过程中通过对预埋的开挖装置进行相关操作来实现巷道开挖卸荷模拟；非预埋法是指在制作模拟试样过程中，不预埋巷道开挖装置，在巷道位置直接采用人工或机械方法进行开挖来实现巷道开挖卸荷模拟。显然，非预埋法在形式上更符合工程实际，但存在着明显不足，如在模拟开挖过程中会对围岩造成明显的附加扰动，难以专门针对开挖卸荷效应进行研究。预埋法虽然在形式上与工程实际存在一定差异，但相对于非预埋法具有显著优点。首先，预埋装置可以重复利用，降低实验成本。其次，采用预埋法对巷道开挖进行模拟可以控制开挖过程与速度。但是，现有技术难以对巷道模拟开挖卸荷的过程进行精确控制，无法较好的反映现场围岩在卸荷过程中变形破坏的力学特征。公告号为CN103745646B的中国专利文献公开了一种模拟巷道开挖卸载与支护的试验装置，该装置由心轴、钢珠、传力管和支护管组成，其采用预埋法设置该装置，通过抽取心轴来实现模拟巷道开挖卸荷过程，但无法精确控制围岩的卸荷速率以及准确测量围岩卸荷过程中的受力情况，即无法反映出巷道围岩变形破坏与开挖卸荷参数之间的具体关系。公开号为CN104833569A的中国专利文献公开了一种适用于地质力学模型试验的开挖卸荷装置，为非预埋法模拟巷道开挖卸荷，该装置主要通过切削钻头、螺旋钻杆等装置对岩块进行钻孔来模拟开挖过程，但在开挖过程中会对围岩造成明显的附加扰动，难以专门针对开挖卸荷效应进行研究。公开号为CN105277673A的中国专利文献公开了一种模拟开挖卸荷作用导致巷道发生应变型岩爆的实现方法，该方法首先将岩样制成规则形状，而后在观测面的正反面中心部位钻出圆通孔模拟巷道，并在圆通孔内充填混凝柱，最后通过将中间混凝柱捅出实现模拟巷道开挖过程，但该方法无法准确控制卸荷量，也无法测量卸荷过程中围岩的相关力学参数。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，用来模拟巷道围岩开挖卸荷过程，不会对围岩造成明显的附加扰动，能够精确控制围岩的卸荷速率和卸荷量以及准确测量卸荷过程中围岩的相关力学参数。本技术提供一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，包括承压板、试样、固定板、压力传感器、支撑杆、卸荷杆、加载端和计算机，承压板包括下承压板、侧承压板和上承压板，下承压板、侧承压板和上承压板共同包裹试样，试样内开设有预制巷道，沿预制巷道的外表面铺设有固定板，固定板上开设有凹槽，凹槽内设置有压力传感器，压力传感器与计算机信号连接，支撑杆的一端与卸荷杆的一端铰接，支撑杆的另一端与凹槽活动连接且支撑杆的另一端紧贴压力传感器，加载端作用于侧承压板、上承压板且加载端与计算机信号连接。进一步的，支撑杆的一端固定连接有铰接杆，卸荷杆的一端上开设有包括横槽和竖槽的T形槽，横槽向两侧的延伸方向与卸荷杆的轴线方向垂直，竖槽向一侧的延伸方向与卸荷杆的轴线方向平行，铰接杆的两端分别与T形槽的横槽的两端铰接，支撑杆可沿着竖槽向一侧的延伸方向转动。进一步的，竖槽向一侧的延伸方向与卸荷杆从一端至另一端的方向相反。进一步的，支撑杆为四根，固定板为四块，四根支撑杆的一端分别与卸荷杆的一端铰接，四根支撑杆的另一端分别与四块固定板上的凹槽活动连接。进一步的，卸荷杆的一端固定连接有安装端，支撑杆的一端与安装端铰接。进一步的，固定板上于固定板的中间位置开设有凹槽。进一步的，预制巷道的形状轮廓为圆筒形，固定板的形状为与圆筒形预制巷道的外表面相贴合的弧形。进一步的，支撑杆和卸荷杆由高强度钢材制成。进一步的，承压板由实心钢板制成。与现有技术相比，本技术的巷道开挖卸荷模拟试验装置具有以下特点和优点：本技术的巷道开挖卸荷模拟试验装置，结构设计巧妙，可以模拟巷道围岩开挖卸荷过程，模拟巷道围岩开挖卸荷过程中不会对围岩造成明显的附加扰动，可通过控制卸荷杆的轴向移动速率来精确控制围岩的卸荷速率，卸荷杆的轴向移动过程中使支撑杆与竖直平面形成一定夹角，精确控制围岩的卸荷量，在卸荷过程中压力传感器准确测量卸荷过程中围岩的相关力学参数。结合附图阅读本技术的具体实施方式后，本技术的特点和优点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例中巷道开挖卸荷模拟试验装置的结构示意图；图2为本技术实施例中巷道开挖卸荷模拟试验装置中支撑杆、铰接杆和卸荷杆的剖面图；图3为本技术实施例中图2中A-A剖面图；图4为本技术实施例中巷道开挖卸荷模拟试验装置中支撑杆、铰接杆和卸荷杆的俯视图；其中，11、下承压板，12、侧承压板，13、上承压板，2、试样，3、固定板，31、凹槽，41、支撑杆，42、铰接杆，43、卸荷杆，431、T形槽，5、压力传感器，6、预制巷道，7、信号电缆，8、计算机。具体实施方式如图1至图4所示，本实施例提供一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，由实心钢板制成的下承压板11、侧承压板12和上承压板13共同包裹试样2，试样2内开设有形状轮廓为圆筒形预制巷道6，沿预制巷道6的外表面铺设有固定板3，固定板3的形状为与形状轮廓为圆筒形预制巷道6的外表面相贴合的弧形。当然，预制巷道6的形状轮廓也可以为其他形状，比如预制巷道6的横截面为矩形的筒形，此时，固定板就为与预制巷道6的外表面相贴合的平面结构。将预制巷道6设计为圆筒形便于试验开设预制巷道6，也便于试验中将弧形固定板3快速装配至预制巷道6内，提高试验效率。在固定板3的中间位置开设有凹槽31，凹槽31内设置有压力传感器5，压力传感器5与计算机8经信号电缆7信号连接，由高强度钢材制成的支撑杆41的一端固定连接有铰接杆42，由高强度钢材制成的卸荷杆43的一端固定连接有安装端，安装端上开设有包括横槽和竖槽的T形槽431，横槽向两侧的延伸方向与卸荷杆43的轴线方向垂直，竖槽向一侧的延伸方向与卸荷杆43的轴线方向平行，竖槽向一侧的延伸方向与卸荷杆43从一端至另一端的方向相反，铰接杆42的两端分别与T形槽431的横槽的两端铰接，支撑杆41可沿着竖槽向一侧的延伸方向转动，支撑杆41的另一端与凹槽31活动连接，支撑杆41的另一端紧贴压力传感器5，加载端作用于侧承压板12、上承压板13且加载端与计算机8经信号电缆7信号连接。本实施例中的上述巷道开挖卸荷模拟试验装置，其支撑杆41为四根，固定板3为四块，四根支撑杆41的一端分别固定连接铰接杆42，四根铰接杆42分别与卸荷杆43的一端的安装端铰接，四根支撑杆41的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，其特征在于：包括承压板、试样、固定板、压力传感器、支撑杆、卸荷杆、加载端和计算机，承压板包括下承压板、侧承压板和上承压板，下承压板、侧承压板和上承压板共同包裹试样，试样内开设有预制巷道，沿预制巷道的外表面铺设有固定板，固定板上开设有凹槽，凹槽内设置有压力传感器，压力传感器与计算机信号连接，支撑杆的一端与卸荷杆的一端铰接，支撑杆的另一端与凹槽活动连接且支撑杆的另一端紧贴压力传感器，加载端作用于侧承压板、上承压板且加载端与计算机信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种巷道开挖卸荷模拟试验装置，其特征在于：包括承压板、试样、固定板、压力传感器、支撑杆、卸荷杆、加载端和计算机，承压板包括下承压板、侧承压板和上承压板，下承压板、侧承压板和上承压板共同包裹试样，试样内开设有预制巷道，沿预制巷道的外表面铺设有固定板，固定板上开设有凹槽，凹槽内设置有压力传感器，压力传感器与计算机信号连接，支撑杆的一端与卸荷杆的一端铰接，支撑杆的另一端与凹槽活动连接且支撑杆的另一端紧贴压力传感器，加载端作用于侧承压板、上承压板且加载端与计算机信号连接。2.根据权利要求1所述的巷道开挖卸荷模拟试验装置，其特征在于：支撑杆的一端固定连接有铰接杆，卸荷杆的一端上开设有包括横槽和竖槽的T形槽，横槽向两侧的延伸方向与卸荷杆的轴线方向垂直，竖槽向一侧的延伸方向与卸荷杆的轴线方向平行，铰接杆的两端分别与T形槽的横槽的两端铰接，支撑杆可沿着竖槽向一侧的延伸方向转动。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：顾东东，郭伟耀，谭云亮，赵同彬，郭磊，于凤海，胡善超，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37