一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及矿山模型干湿循环试验技术，具体是指一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置，所述模型箱的正侧和上侧均设有开口，所述模型箱内设有多层岩土体和3D打印平硐及YBP1～20的应变片，所述3D打印平硐位于岩土体底部，所述模型箱顶端设有网状支架，所述网状支架上设有干湿循环系统，所述模型箱外设有监测系统，优点在于：本装置结合先进的3D打印技术及特定的相似材料配比模拟了更接近现实工况的岩土体结构；实现了干湿循环模拟的自动化控制，只需通过开关控制循环是否工作，多状态喷头提供了不同降雨环境模拟，大功率日照灯结合取暖器更好的模拟夏季高温、阳光照射环境，加入风机控制风流大小更贴近自然环境。加入风机控制风流大小更贴近自然环境。加入风机控制风流大小更贴近自然环境。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置


[0001]本专利技术涉及矿山模型干湿循环试验技术，具体是指一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置。

技术介绍

[0002]目前，矿山指有一定开采境界的采掘矿石的独立生产经营单位。矿山主要包括一个或多个采矿车间(或称坑口、矿井、露天采场等)和一些辅助车间，大部分矿山还包括选矿场(洗煤厂)。矿山包括煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿等等。矿山规模(也称生产能力)通常用年产量或日产量表示。年产量即矿山每年生产的矿石数量。按产量的大小，分为大型、中型、小型3种类型。矿山规模的大小，要与矿山经济合理的服务年限相适应，只有这样，才能节省基建费用，降低成本。在矿山生产过程中，采掘作业既是消耗人力、物力最多，占用资金最多，又是降低采矿成本潜力最大的生产环节。降低采掘成本的主要途径是提高劳动生产率及产品质量，降低物资消耗。然而，现有矿山相似材料模拟试验系统模拟过程中相似材料均匀度和紧实度难以得到有效控制，严重影响实验结果的精确性与可靠性；同时，不能制成精度高度的实物模型，因而也就无法对实物模型采用相似模拟方法在实验室内进行试验研究。
[0003]综上所述，现有技术存在的问题及缺陷是：现有矿山模型干湿循环试验模拟过程中干燥及湿润模式难以得到有效控制，不能更好的模型自然状态，严重影响实验结果的精确性与可靠性；同时，不能制成高精度的实物模型，内部应力应变演化更是难以观测，因而也就无法对矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环在实验室内进行试验研究。

技术实现思路

>[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：所述模型箱的正侧和上侧均设有开口，所述模型箱内设有多层岩土体和3D打印平硐及YBP1～20的应变片，所述3D打印平硐位于岩土体底部，所述模型箱顶端设有网状支架，所述网状支架上设有干湿循环系统，所述模型箱外设有监测系统。
[0006]为提高干湿循环系统的耐用性，本专利技术改进有，所述干湿循环系统包括设置在网状支架上的喷头和日照灯，所述模型箱的正侧设有竖立支架杆，所述竖立支架杆上设有风机和取暖器，所述模型箱外设有水泵，所述水泵通过导流管与喷头连接，所述导流管上设有流量计。
[0007]为提高监测系统的耐用性，本专利技术改进有，所述监测系统包括应变仪、高清照相机、三维扫描仪、高周波水分仪和探针式温度传感器，所述应变仪设置在模型箱的一侧，所述应变仪设置在工作台上，且与YBP1～20的应变片电连，所述三维扫描仪通过支架置于模型箱正侧。
[0008]为提高多层岩土体的稳定性，本专利技术改进有，所述多层岩土体包括弱风化花岗岩层、强风化花岗岩层、花岗岩残积土层三层岩土体，所述强风化花岗岩层与花岗岩残积土层之间设有YBP1～15。
[0009]为提高监测系统中各个仪器之间运行的稳定性，本专利技术改进有，所述应变计、应变仪、高清照相机、三维扫描仪、高周波水分仪和探针式温度传感器电连。
[0010]有益效果，本专利技术与现有的技术相比的优点在于：
[0011]一、本装置结合先进的3D打印技术及特定的相似材料配比模拟了更接近现实工况的岩土体结构；
[0012]二、实现了干湿循环模拟的自动化控制，只需通过开关控制循环是否工作，多状态喷头提供了不同降雨环境模拟，大功率日照灯结合取暖器更好的模拟夏季高温、阳光照射环境，加入风机控制风流大小更贴近自然环境；
[0013]三、创新地通过703硅橡胶、纱布、环氧树脂等保护措施解决应变片不耐压、不耐潮、土层不可粘贴等问题，将微弱、微小、高精度应变片埋设进土体中测量土体及平硐应变值，通过导线连接应变仪随时测量应变数据；
[0014]四、高清照相机拍摄多角度图像利于对模型实验过程整体监控，结合三维扫描仪扫描边坡及平硐主体部位精细化成像进行研究，实现了对模型的全方位监测。
附图说明
[0015]图1是本专利技术一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置的结构示意图。如图所示：1、模型箱；2、多层岩土体；3、网状支架；4、日照灯；5、喷头；6、流量计；7、水泵；8、平硐；9、应变计；901、应变仪；10、取暖器；11、风机；12、风机开关；13、光照开关；14、高清照相机；15、三维扫描仪；
具体实施方式
[0016]下面结合附图对专利技术作进一步说明。
[0017]一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置，包括模型箱1、干湿循环系统和监测系统，其特征在于：所述模型箱1的正侧和上侧均设有开口，所述模型箱1内设有多层岩土体和3D打印平硐8及YBP1～20的应变片，所述3D打印平硐8位于岩土体底部，所述模型箱1顶端设有网状支架3，所述网状支架3上设有干湿循环系统，所述模型箱1外设有监测系统。
[0018]在使用时，干湿循环系统使用性不强，为解决上述问题，在实施例中，所述干湿循环系统包括设置在网状支架3上的喷头5和日照灯4，所述模型箱1的正侧设有竖立支架杆，所述竖立支架杆上设有风机11和取暖器10，所述模型箱1外设有水泵7，所述水泵7通过导流管与喷头5连接，所述导流管上设有流量计6。
[0019]在使用时，监测系统使用性不强，为解决上述问题，在实施例中，所述监测系统包括应变仪901、高清照相机14、三维扫描仪15、高周波水分仪和探针式温度传感器，所述应变仪901设置在模型箱1的一侧，所述应变仪901设置在工作台上，且与YBP1～20的应变片电连，所述三维扫描仪15通过支架置于模型箱1正侧。
[0020]在使用时，多层岩土体的特性不同，为解决上述问题，在实施例中，所述多层岩土
体包括弱风化花岗岩层、强风化花岗岩层、花岗岩残积土层三层岩土体，所述强风化花岗岩层与花岗岩残积土层之间设有YBP1～15，且通过文中阐述方法保护、粘接。
[0021]在使用时，监测系统的信号传输性不强，为解决上述问题，在实施例中，所述应变计9、应变仪901、高清照相机14、三维扫描仪15、高周波水分仪和探针式温度传感器电连。
[0022]本专利技术在具体实施时，围绕模型箱内部岩土体，干湿循环系统、监测系统分别进行特定工作。
①
本装置结合先进的3D打印技术及特定的相似材料配比模拟了更接近现实工况的岩土体结构；
②
实现了干湿循环模拟的自动化控制，只需通过开关控制循环是否工作，多状态喷头提供了不同降雨环境模拟，大功率日照灯结合取暖器更好的模拟夏季高温、阳光照射环境，加入风机控制风流大小更贴近自然环境。
③
创新地通过703硅橡胶、纱布、环氧树脂等保护措施解决应变片不耐压、不耐潮、土层不可粘贴等问题，将微弱、微小、高精度应变片埋设进土体中测量土体及平硐应变值，通过导线连接应变仪随时测量应变数据。
④
高清照相机拍摄多角度图像利于对模型实验过程整体监控，结合三维扫描仪扫描边坡及平硐主体部位精细化成像进行研究，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山边坡及下穿平硐相似模型干湿循环试验装置，包括模型箱(1)、干湿循环系统和监测系统，其特征在于：所述模型箱(1)的正侧和上侧均设有开口，所述模型箱(1)内设有多层岩土体(2)和3D打印平硐(8)及YBP1～20的应变片，所述3D打印平硐(8)位于岩土体底部，所述模型箱(1)顶端设有网状支架(3)，所述网状支架(3)上设有干湿循环系统，所述模型箱(1)外设有监测系统。2.根据权利要求1所述的一种矿山边坡及下穿平硐(8)相似模型干湿循环试验装置，其特征在于：所述干湿循环系统包括设置在网状支架(3)上的喷头(5)和日照灯(4)，所述模型箱(1)的正侧设有竖立支架杆，所述竖立支架杆上设有风机(11)和取暖器(10)，所述模型箱(1)外设有水泵(7)，所述水泵(7)通过导流管与喷头(5)连接，所述导流管上设有流量计(6)。3.根据权利要求1所述的一种矿山边坡及...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢承煜，熊莞鹏，沈金波，杨宝琳，胡龙生，陈子威，王晋淼，石东平，何利文，贺晓龙，王龙，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：