【技术实现步骤摘要】
多形状多比尺围岩压力模拟试验系统及试验方法
本专利技术涉及岩土工程试验领域,具体地说是一种多形状多比尺围岩压力模拟试验系统及试验方法。
技术介绍
随着我国经济社会的发展,地下矿井、隧道、地铁、水电硐室等修建越来越多,深度不断增大,更多的工程处于恶劣地质条件,随之面临的支护问题也越来越突出。比如软岩的大变形、高地压和难支护等问题。在此背景下,越来越多的支护形式被应用在现场,如工字钢拱架、U型钢拱架、钢管混凝土拱架、格栅钢架、混凝土碹体支护等。上述支护结构的力学性能对于现场围岩的最终稳定和工程的安全具有显著影响。开展力学试验是掌握支护结构力学性能的重要研究手段,可以明确支护结构力学特性、揭示其失效机理、优化其设计参数,对工程安全意义重大。现有试验系统一般采用常规液压油缸,在加载过程中因试验对象结构性原因,部分加载油缸会在保持压力值的情况下被动回缩,这与现场实际情况明显不符,因为现场围岩的变形是单向、不可逆的。另外,试验拱架尺寸受限于外围反力结构大小和油缸规格,只能进行特定或相近尺寸的结构试验;同时在通过外围的油缸对拱架加压时,由于拱架产生形变,油缸轴线与拱架轴线之间不一定能保持原有的垂直状态,这不仅会对试验的精度产生一定的影响,还会对液压油缸造成一定的损害,缩短其使用寿命;除此之外,当前相似的试验系统一般将加载油缸安放在拱架外围,需要体积庞大的外围反力结构,因此占据了大量的实验室空间,并且建造成本高,费工费力,不符合“高精度、高效率、低成本”的原则。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供了一种多形状多比尺围岩压力模拟试验系统及试验方法,该试验系统及试验方法能 ...
【技术保护点】
多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征在于:包括可调节油缸位置的底板,所述的底板由混凝土基础和钢板组成;混凝土基础浇筑在地基上,并用锚桩加固;钢板位于混凝土基础上,与混凝土基础共同为油缸提供反力,钢板上有螺栓孔,用于固定和调节油缸位置;所述的油缸为止回油缸,油缸通过油缸底座固定在底板上,所述的油缸底座通过法兰连接与底板固定,止回油缸可根据试验需求调节位置。
【技术特征摘要】
1.多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征在于:包括可调节油缸位置的底板,所述的底板由混凝土基础和钢板组成;混凝土基础浇筑在地基上,并用锚桩加固;钢板位于混凝土基础上,与混凝土基础共同为油缸提供反力,钢板上有螺栓孔,用于固定和调节油缸位置;所述的油缸为止回油缸,油缸通过油缸底座固定在底板上,所述的油缸底座通过法兰连接与底板固定,止回油缸可根据试验需求调节位置。2.如权利要求1所述的多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征是:止回油缸通过端铰与链条连接,加载模式以链条的拉力模拟围岩压力;为保护止回油缸,使其只受竖向拉力,通过齿轮组改变链条传力方向;所述的齿轮组由两个转向在同一直线上的齿轮组成,靠近油缸的齿轮固定在加载仓内,使链条方向与止回油缸竖向中心线保持一致,靠近试验对象的齿轮固定在上底板上,每组齿轮位置应使链条方向与试验对象中心线保持水平,本实施例中试验对象为“U”形拱架;特别的,当加载试验对象为圆形时,由于部分止回油缸附近无反力墙固定齿轮,故采用联合支架固定齿轮;所述的联合支架为钢支架,由支架底座和油缸-支架底座固定在底板上,为齿轮提供支撑反力,联合支架上齿轮高度与上底板靠近试验对象的齿轮高度相同,此时,使用联合支架固定齿轮的止回油缸只需一个齿轮即可实现试验需求。3.如权利要求2所述的多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征是:将力传感器布置在试验对象与靠近试验对象的齿轮中间,力传感器所受的拉力即试验对象所受的力,所述的力传感器通过链条和链条连接器与加载拉环连接,所述的加载拉环为钢制拉环,加载拉环套置在试验对象上;为分散加载拉环对试验对象接触区的作用力,降低加载过程中对试验对象产生的应力集中程度,更真实地模拟现场围岩作用,在加载拉环和试验对象中间放置一橡胶垫板;为防止试验过程中加载拉环和橡胶垫板产生移动,在试验对象上焊接限位块以约束橡胶垫板;由于试验过程中,试验对象会产生较大变形,为满足试验精度要求,采用拉线式位移计,所述的拉线式位移计固定在试验对象外侧,位移线固定在试验对象受力处。4.如权利要求3所述的多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征是:在上底板上设有限位挡梁,所述的限位挡梁沿试验对象均匀分布,由上下布置且相互平行的上挡梁和下挡梁构成,上挡梁和下挡梁通过挡梁柱连接在一起,限位挡梁将试验对象固定在上、下挡梁中间;所述的挡梁柱为带螺纹钢筋,通过螺母调节和固定上、下挡梁,挡梁柱固定在预留孔内;所述的预留孔是布置在上底板的若干深孔,这些预留孔在浇灌混凝土时通过预埋钢管形成。5.如权利要求4所述的多形状多比尺围岩压力模拟试验系统,其特征是:根据试验需求,通过调节挡梁柱位置改变限位挡梁位置,实现多比尺结构试验;在上底板设有为试验对象提供反力的拱脚约束轨道,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:李为腾,马海曜,李廷春,杨博,王刚,杜贻腾,王建森,
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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