一种地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法，其载荷放大机构利用杠杆原理，能够将砝码的重力放大为垂向的试样顶部载荷，机械结构的载荷放大机构比伺服电机、液压油缸等加压方式更稳定，在长时间的试验过程中，稳定的试样顶部载荷有利于提高试验结果的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法


[0001]本专利技术涉及煤矿相似实验
，尤其涉及一种地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法。

技术介绍

[0002]煤柱坝体是煤矿地下水库的重要组成部分，有拦截水体、承压和防渗的重要作用。水库储水对煤柱坝体的强度有弱化作用，在长时间水浸条件下，煤柱坝体裂隙发育程度是煤柱坝体安全的关键因素，因此，研究煤柱坝体在长时间水浸条件下其裂隙发育情况非常有必要。
[0003]现有技术中的相似模拟实验设备一般通过伺服电机、液压油缸等加压方式来提供载荷，但其提供的载荷在长时间下不够稳定，影响实验效果。
[0004]有鉴于此，提供一种能够提供稳定载荷的地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法成为必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提供稳定载荷的地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法。
[0006]本专利技术技术方案提供一种地下水库坝体浸水弱化实验装置，包括底座、安装在所述底座上的水箱、用于压住处于所述水箱中的坝体试样的压板和用于向所述压板垂直向下施压的载荷放大机构；
[0007]所述水箱的前后两侧为钢化玻璃；
[0008]所述载荷放大机构包括连接在所述底座上且处于所述水箱的左右两侧的两条纵梁、配置在两条所述纵梁之间的杠杆组件和配置在所述杠杆组件上的砝码；
[0009]所述杠杆组件包括至少两条上下间隔且平行布置的杠杆，每条所述杠杆都包括相对布置的铰接端和自由端；/>[0010]其中，上下相邻的任意两条所述杠杆的所述铰接端及所述自由端反向布置，每条所述杠杆的所述铰接端都与对应侧的所述纵梁铰接，每条所述杠杆的所述自由端都能够相对于对应侧的所述纵梁活动；
[0011]上下相邻的任意两条所述杠杆之间都连接有滑动连接件，所述滑动连接件能够相对于所述杠杆滑动；
[0012]其中，所述杠杆组件中最顶部的一条所述杠杆为载荷承载杠杆，所述杠杆组件中最底部的一条所述杠杆为载荷输出杠杆；
[0013]所述载荷承载杠杆的所述自由端伸出所述纵梁的外侧，所述载荷承载杠杆的所述自由端上悬挂有托盘，所述砝码放置在所述托盘上；
[0014]所述载荷输出杠杆的中部的下方连接有用于压紧所述压板的推压头。
[0015]在其中一项可选技术方案中，所述推压头或所述压板中安装有负荷传感器。
[0016]在其中一项可选技术方案中，所述压板的顶部具有用于容纳所述推压头的压板凹槽，所述压板凹槽的槽壁上具有一圈槽壁斜面，在沿着从下往上的方向上，所述槽壁斜面的半径逐渐变大；
[0017]所述推压头的底部具有一圈压头圆弧面，所述压头圆弧面压在所述槽壁斜面上。
[0018]在其中一项可选技术方案中，所述底座的底部安装有用于埋在地下的固定钩。
[0019]在其中一项可选技术方案中，所述纵梁上设置有用于临时顶住所述载荷输出杠杆的所述自由端的顶紧件。
[0020]在其中一项可选技术方案中，所述纵梁上设置有挡板，所述挡板处于所述载荷输出杠杆与所述载荷承载杠杆之间，所述挡板处于其中一条所述杠杆的所述自由端的下方。
[0021]在其中一项可选技术方案中，每条所述杠杆上都设置有滑轨；
[0022]所述滑动连接件包括轴接的上部滑块和下部滑块；
[0023]所述上部滑块和所述下部滑块分别与对应的所述杠杆上的所述滑轨连接。
[0024]在其中一项可选技术方案中，所述水箱的左右两侧为水槽，所述水槽与所述水箱之间具有多个上下间隔布置的连通孔，所述连通孔中安装有阀门。
[0025]本专利技术技术方案还提供一种地下水库坝体浸水弱化实验方法，其采用前述任一技术方案所述的地下水库坝体浸水弱化实验装置；
[0026]所述地下水库坝体浸水弱化实验方法包括如下步骤：
[0027]S1：选取地下水库坝体，并根据地下水库坝体的埋深计算出上覆岩层对地下水库坝体的坝体顶部载荷；
[0028]S2：确定出相似比，并根据相似比制作出坝体试样；
[0029]S3：将坝体试样放置在水箱中，将压板放置在坝体试样上；
[0030]S4：根据实验所需的坝体试样的试样顶部载荷，初步确定所需砝码的总重量及滑动连接件的位置；
[0031]S5：根据步骤S4的初步确定结果，调整载荷放大机构，并将推压头压在压板上；
[0032]S6：根据相似比确定出水箱中的水位高度，并向水箱中注入指定高度的水；
[0033]S7：在水箱的前侧和/或后侧架设相机，设定相机的拍摄间隔，通过相机自动拍摄坝体试样的裂隙变化和变形变化；
[0034]S8：整理照片，收集数据，完成实验。
[0035]在其中一项可选技术方案中，所述步骤S5中还包括载荷校对步骤，包括：
[0036]观测负荷传感器的数值，并与试样顶部载荷比较；
[0037]如负荷传感器的数值与试样顶部载荷的差值超出预设误差范围，则调整砝码的数量和/或调整滑动连接件的位置，直至负荷传感器的数值与试样顶部载荷的差值在预设误差范围内。
[0038]采用上述技术方案，具有如下有益效果：
[0039]本专利技术提供的地下水库坝体浸水弱化实验装置及其实验方法，其载荷放大机构利用杠杆原理，能够将砝码的重力放大为垂向的试样顶部载荷，机械结构的载荷放大机构比伺服电机、液压油缸等加压方式更稳定，在长时间的试验过程中，稳定的试样顶部载荷有利于提高试验结果的准确性。
附图说明
[0040]参见附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图中：
[0041]图1本专利技术一实施例提供的地下水库坝体浸水弱化实验装置的示意图；
[0042]图2为杠杆组件的布置示意图；
[0043]图3为纵梁的结构示意图；
[0044]图4为纵梁上安装有顶紧件的示意图；
[0045]图5为纵梁上安装有挡板的示意图；
[0046]图6为推压头与压板的爆炸图；
[0047]图7为水箱的结构示意图。
具体实施方式
[0048]下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0049]如图1
‑
7所示，本专利技术一实施例提供的地下水库坝体浸水弱化实验装置，包括底座1、安装在底座1上的水箱2、用于压住处于水箱2中的坝体试样5的压板3和用于向压板3垂直向下施压的载荷放大机构4。
[0050]水箱2的前后两侧为钢化玻璃。
[0051]载荷放大机构4包括连接在底座1上且处于水箱2的左右两侧的两条纵梁41、配置在两条纵梁41之间的杠杆组件42和配置在杠杆组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水库坝体浸水弱化实验装置，其特征在于，包括底座、安装在所述底座上的水箱、用于压住处于所述水箱中的坝体试样的压板和用于向所述压板垂直向下施压的载荷放大机构；所述水箱的前后两侧为钢化玻璃；所述载荷放大机构包括连接在所述底座上且处于所述水箱的左右两侧的两条纵梁、配置在两条所述纵梁之间的杠杆组件和配置在所述杠杆组件上的砝码；所述杠杆组件包括至少两条上下间隔且平行布置的杠杆，每条所述杠杆都包括相对布置的铰接端和自由端；其中，上下相邻的任意两条所述杠杆的所述铰接端及所述自由端反向布置，每条所述杠杆的所述铰接端都与对应侧的所述纵梁铰接，每条所述杠杆的所述自由端都能够相对于对应侧的所述纵梁活动；上下相邻的任意两条所述杠杆之间都连接有滑动连接件，所述滑动连接件能够相对于所述杠杆滑动；其中，所述杠杆组件中最顶部的一条所述杠杆为载荷承载杠杆，所述杠杆组件中最底部的一条所述杠杆为载荷输出杠杆；所述载荷承载杠杆的所述自由端伸出所述纵梁的外侧，所述载荷承载杠杆的所述自由端上悬挂有托盘，所述砝码放置在所述托盘上；所述载荷输出杠杆的中部的下方连接有用于压紧所述压板的推压头。2.根据权利要求1所述的地下水库坝体浸水弱化实验装置，其特征在于，所述推压头或所述压板中安装有负荷传感器。3.根据权利要求1所述的地下水库坝体浸水弱化实验装置，其特征在于，所述压板的顶部具有用于容纳所述推压头的压板凹槽，所述压板凹槽的槽壁上具有一圈槽壁斜面，在沿着从下往上的方向上，所述槽壁斜面的半径逐渐变大；所述推压头的底部具有一圈压头圆弧面，所述压头圆弧面压在所述槽壁斜面上。4.根据权利要求1所述的地下水库坝体浸水弱化实验装置，其特征在于，所述底座的底部安装有用于埋在地下的固定钩。5.根据权利要求1所述的地下水库坝体浸水弱化实验装置，其特征在于，所述纵梁上设置有用于临时顶住所述载荷输出杠杆的所述自由端的顶紧件。6.根据权利要求1所述的地下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保，曹志国，武洋，吴宝杨，张勇，池明波，王路军，李海祥，杨毅，朱晓倩，
申请(专利权)人：国能神东煤炭集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：