本实用新型专利技术涉及井巷工程溜井衬砌室内模型模拟实验设备，具体公开了一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，包括荷载传递模块和荷载转换模块；荷载传递模块包括至少两个榫状荷载分配块；荷载转换模块包括反力杆、上活塞、下活塞和限位装置；各榫状荷载分配块的横向截面为扇形，扇形的顶点处由上至下形成有弧形通槽，各榫状荷载分配块的上面和下面的弧形通槽处均形成有锥形缺口结构，各锥形缺口结构拼接形成圆锥或圆台结构，各圆锥或圆台结构的周面与上活塞和下活塞的四周面贴靠，以适于将加载于上活塞和下活塞上的力传递到各榫状荷载分配块上。本实用新型专利技术的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置结构简单，加压稳定，操作便捷。
【技术实现步骤摘要】
一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置
本技术涉及矿山井巷工程溜井衬砌室内模型模拟实验设备，具体地，涉及一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置。
技术介绍
溜井是矿山利用自重从上往下溜放矿石的井巷工程，作为地下金属矿山集贮与转运矿岩的咽喉工程，其稳定通畅与否直接影响矿山的正常生产。在溜井生产使用过程中，由于工程地质条件、卸矿冲击荷载过大、井筒支护强度不足、群井联动破坏效应等原因，溜井都存在不同程度的磨损现象，这些磨损累积到一定程度会导致溜井的坍塌，严重影响矿山安全稳定生产以及井下作业人员的生命安全。目前，国内矿山溜井的加固支护方式主要采用素混凝土、钢轨、锰钢板、高锰钢板等被动加固技术措施。一些矿山为提高混凝土的抗冲击与耐磨性能，采用钢筋混凝土加固，但是防护仍然效果不佳，反而更易导致矿石堵塞井筒，且磨损速度更快。现在，已有研究表明溜井的破坏多是矿石冲击碰撞作用下的拉(剪)破坏，确定溜井的抗拉性能对于溜井的安全使用具有重要意义，而需要确定溜井的抗拉性能则需要通过室内抗拉试验来获得试验数据。室内模型试验一直是采矿工程界的重要研究手段，而在一般的衬砌结构室内试验中，衬砌加载设备主要采用衬砌外围加载方法，且装置结构复杂、操作繁杂，加载压力不稳定。基于上述原因，现有技术难以有效保证室内模型试验装置压力加载稳定、持续，且能够更加简单、便捷地获取试验数据，以保证溜井的安全使用。
技术实现思路
本技术首先所要解决的问题是提供一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，该抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置加压稳定，且结构简单，操作便捷。为了解决上述技术问题，本技术提供一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，包括荷载传递模块和荷载转换模块；所述荷载传递模块包括至少两个榫状荷载分配块；所述荷载转换模块包括反力杆、上活塞、下活塞、与所述反力杆连接的加压装置和限位装置；各所述榫状荷载分配块的横向截面为扇形，所述扇形的顶点处由上至下形成有弧形通槽，各所述榫状荷载分配块的上面和下面的所述弧形通槽处均形成有锥形缺口结构，各弧形通槽拼接形成通孔，各锥形缺口结构拼接形成圆锥或圆台结构，各所述圆锥或圆台结构的周面与所述上活塞和所述下活塞的四周面贴靠，以适于将加载于所述上活塞和所述下活塞上的力传递到各所述榫状荷载分配块上。作为本技术的一个优选结构形式，所述上活塞和下活塞的一端为圆柱结构，另一端为圆台结构，所述上活塞的中心区域设有上活塞通孔，所述下活塞的中心区域设有下活塞通孔，所述反力杆穿过所述上活塞通孔和下活塞通孔以将加载于所述上活塞上的力传递到所述下活塞上。更优选地，所述加压装置的下表面与所述上活塞的上表面贴靠，所述限位装置的下表面与所述加压装置的上表面贴靠以限制所述加压装置向上移动。进一步地，所述上活塞通孔为光孔，所述下活塞通孔为螺纹孔。作为本技术的另一种优选结构形式，所述加压装置为桥梁预应力千斤顶，所述限位装置为限位螺母。作为本技术的一个具体结构形式，还包括卸载模块，所述卸载模块包括防护套筒和卸载套筒，所述防护套筒和所述卸载套筒为一端开口、另一端封闭的空心圆柱结构，所述防护套筒和所述卸载套筒相互靠近的一端均设有相互配合的竖状齿结构。更具体地，所述卸载套筒的周面上设有连接通孔，所述上活塞上设有通道，所述连接通孔与所述通道一一对应；或者所述上活塞上设有螺纹孔，所述螺纹孔和所述连接通孔一一对应。进一步具体地，所述防护套筒设有开口，所述开口适于各所述榫状荷载分配块穿过。作为本技术的另一个具体结构形式，各所述榫状荷载分配块拼接成圆柱体，各所述榫状荷载分配块相对的两个侧面上靠近圆柱体中心轴线的区域设有间隙，所述间隙为由圆心向外逐渐增大的楔形间隙，所述间隙贯穿所述圆柱体的上下端面，各所述榫状荷载分配块相对的两个侧面并且远离所述圆柱体的中心轴线的区域相互贴靠。通过上述技术方案，本技术的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置包括荷载传递模块和荷载转换模块；所述荷载传递模块包括至少两个榫状荷载分配块；所述荷载转换模块包括反力杆、上活塞、下活塞、与所述反力杆连接的加压装置和限位装置；各所述榫状荷载分配块的横向截面为扇形，所述扇形的顶点处由上至下形成有弧形通槽，各所述榫状荷载分配块的上面和下面的所述弧形通槽处均形成有锥形缺口结构，各弧形通槽拼接形成通孔，各锥形缺口结构拼接形成圆锥或圆台结构，各所述圆锥或圆台结构的周面与所述上活塞和所述下活塞的四周面贴靠，以适于将加载于所述上活塞和所述下活塞上的力传递到各所述榫状荷载分配块上。本技术的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置通过反力杆连接上活塞和下活塞，并将加压装置施加于反力杆上的力通过上活塞和下活塞传递到各榫状荷载分配块上，以此来实现对溜井结构的加压。本技术的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置结构简单，操作便捷，且压力加载持续、稳定，试验数据可靠。附图说明图1是本技术的一个实施例的荷载传递模块和荷载转换模块立体结构示意图；图2是本技术的一个实施例的立体结构示意图；图3是本技术的一个实施例的立体结构示意图；图4是本技术的一个实施例的榫状荷载分配块横向剖面结构示意图；图5是本技术的一个实施例的榫状荷载分配块纵向剖面结构示意图；图6是本技术的一个实施例的上活塞的剖面结构示意图；图7是本技术的另一个实施例的上活塞的剖面结构示意图；图8是本技术的一个实施例的下活塞的剖面结构示意图；图9是本技术的一个实施例的卸载模块的结构示意图；图10是本技术的一个实施例的卸载模块的结构示意图；图11是本技术的一个实施例的反力杆的结构示意图；图12是本技术的一个实施例的加载状态的立体结构示意图；图13是本技术的一个实施例的加载状态的纵向剖面结构示意图；图14是本技术的一个实施例的卸载状态的纵向剖面结构示意图；图15是本技术的一个实施例的衬砌模型外表面电阻应变片分布展开图；图16是本技术的一个实施例的衬砌模型外侧钢筋笼电阻应变片分布展开图。附图标记说明1榫状荷载分配块1a弧形通槽1b锥形缺口结构1c间隙2荷载转换模块21反力杆22上活塞22a上活塞通孔22b螺纹孔22c通道23下活塞23a下活塞通孔24加压装置25限位装置3卸载模块31防护套筒31a开口32卸载套筒32a连接通孔41抗拉式衬砌42槽钢43围岩塑性区模拟环44围岩弹性区区模拟环5电阻应变片6应变花具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。首先需要说明的是，在下文的描述中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，其特征在于，包括荷载传递模块和荷载转换模块(2)；所述荷载传递模块包括至少两个榫状荷载分配块(1)；所述荷载转换模块(2)包括反力杆(21)、上活塞(22)、下活塞(23)、与所述反力杆(21)连接的加压装置(24)和限位装置(25)；各所述榫状荷载分配块(1)的横向截面为扇形，所述扇形的顶点处由上至下形成有弧形通槽(1a)，各所述榫状荷载分配块(1)的上面和下面的所述弧形通槽(1a)处均形成有锥形缺口结构(1b)，各弧形通槽(1a)拼接形成通孔，各锥形缺口结构(1b)拼接形成圆锥或圆台结构，各所述圆锥或圆台结构的周面与所述上活塞(22)和所述下活塞(23)的四周面贴靠，以适于将加载于所述上活塞(22)和所述下活塞(23)上的力传递到各所述榫状荷载分配块(1)上。/n
【技术特征摘要】
1.一种抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，其特征在于，包括荷载传递模块和荷载转换模块(2)；所述荷载传递模块包括至少两个榫状荷载分配块(1)；所述荷载转换模块(2)包括反力杆(21)、上活塞(22)、下活塞(23)、与所述反力杆(21)连接的加压装置(24)和限位装置(25)；各所述榫状荷载分配块(1)的横向截面为扇形，所述扇形的顶点处由上至下形成有弧形通槽(1a)，各所述榫状荷载分配块(1)的上面和下面的所述弧形通槽(1a)处均形成有锥形缺口结构(1b)，各弧形通槽(1a)拼接形成通孔，各锥形缺口结构(1b)拼接形成圆锥或圆台结构，各所述圆锥或圆台结构的周面与所述上活塞(22)和所述下活塞(23)的四周面贴靠，以适于将加载于所述上活塞(22)和所述下活塞(23)上的力传递到各所述榫状荷载分配块(1)上。
2.根据权利要求1所述的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，其特征在于，所述上活塞(22)和下活塞(23)的一端为圆柱结构，另一端为圆台结构，所述上活塞(22)的中心区域设有上活塞通孔(22a)，所述下活塞(23)的中心区域设有下活塞通孔(23a)，所述反力杆(21)穿过所述上活塞通孔(22a)和下活塞通孔(23a)以将加载于所述上活塞(22)上的力传递到所述下活塞(23)上。
3.根据权利要求2所述的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，其特征在于，所述加压装置(24)的下表面与所述上活塞(22)的上表面贴靠，所述限位装置(25)的下表面与所述加压装置(24)的上表面贴靠以限制所述加压装置(24)向上移动。
4.根据权利要求2所述的抗拉式钢筋混凝土溜井衬砌内力加载实验装置，其特征在于，所述上活塞通孔(22...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志明，彭泽锋，卫明，张见，刘强，王红武，邓琛，王剑南，胡敏，张海杰，
申请(专利权)人：长沙理工大学，铜陵有色金属集团股份有限公司安庆铜矿，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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