一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统技术方案

本发明专利技术提供了一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，涉及岩土力学试验技术领域，所述系统包括加载装置，加载装置包括波形放大部

【技术实现步骤摘要】
一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统


[0001]本专利技术涉及岩土力学试验
，具体而言，涉及一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统
。

技术介绍

[0002]随着能源采集的越来越多，容易开采的地区的能源逐渐被用尽，需要对较深地层处的能源进行开采
。
另外随着科技的发展，为了减少对地面资源的占用，以及为避免不必要的障碍规避，需要进行地下深层的隧洞开挖
。
以上岩体工程的埋深不断增加，而随着埋深的增加，岩体所处的地应力水平也会随之提高，在这种情况下直接进行实地施工，容易导致岩体中聚集的应力突然释放，极易发生岩爆等现象，对人员的安全造成极大的威胁
。
[0003]为了减少这种危险，需要提前对埋深较大的地层环境进行模拟，找出目标深度地层的应力应变规律，因此需要一种深部工程岩爆孕育全过程大型三维物理模拟试验系统
。
[0004]现有的物理模拟试验系统，在对目标试件进行应力加载时，由于加载装置中施力件的横截面积固定，只能对固定尺寸的试件或者尺寸变动较小的试件进行模拟试验，而仅对固定尺寸或者小尺寸的试件进行模拟试验，收集到的试验数据具有局限性，不能很好地验证在小尺寸试件中找寻的应力应变规律，在大尺寸试件上是否合适，导致试验结果缺乏信任度，无法推广使用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题是现有物理模拟试验系统中施力件的横截面积固定，导致试验数据不具备多样性，造成试验结果缺乏信任度
。
[0006]为解决上述问题，一方面，本专利技术提供了一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，包括加载装置，所述加载装置包括波形放大部
、
入射杆
、
冲击杆和缓冲件，所述波形放大部一端安装在所述入射杆的一端，所述冲击杆用于向所述入射杆的另一端或向所述缓冲件施加冲击力，所述波形放大部的另一端用于向试件或向所述缓冲件传递冲击力，所述缓冲件用于向所述试件传递冲击力，所述缓冲件为柔性囊袋，所述波形放大部一端的半径大于所述波形放大部另一端的半径
。
[0007]可选地，所述深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统还包括限位装置，所述限位装置包括限位单元，多个所述限位单元依次相连围合成限位区域，所述缓冲件位于所述限位区域内
。
[0008]可选地，所述深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统还包括驱动装置，所述限位单元包括限位件，多个所述限位件层层嵌套构成所述限位单元；所述限位单元中的最内层所述限位件与所述驱动装置相连
。
[0009]所述限位单元包括三个所述限位件，分别为第一限位件
、
第二限位件和第三限位件，所述限位单元还包括第一引导件和第二引导件，所述第一限位件中设置有第一导轨
、
第一滑槽和第一内腔，所述第二限位件中设置有第二导轨
、
第二滑槽和第二内腔，所述第二限
位件滑动安装在所述第一内腔中，所述第三限位件滑动安装在所述第二内腔中，所述第二限位件的一端与所述第一引导件的一端相连，所述第一引导件用于引导所述第二限位件从所述第一内腔中滑出，所述第一引导件的另一端贯穿所述第一滑槽伸入所述第一导轨，所述第一导轨中设置有与所述第一引导件另一端转动连接的滚轮，所述第三限位件的一端与所述第二引导件的一端相连，所述第二引导件用于引导所述第三限位件从所述第二内腔中滑出，所述第二引导件的另一端贯穿所述第二滑槽伸入所述第二导轨，所述第二导轨中设置有与所述第二引导件的另一端转动连接的滚轮
。
[0010]可选地，所述限位装置还包括锁紧单元
、
释放单元和复位单元，所述锁紧单元安装在所述第一限位件和所述第二限位件之间，所述锁紧单元包括挡柱
、
安装板和锁钩，所述安装板的两端分别与所述第一引导件和所述第二限位件相连，所述挡柱与所述安装板螺纹连接，所述挡柱的一端贯穿所述安装板与所述第一限位件的内壁抵接，所述挡柱的另一端与所述锁钩相连，所述锁钩用于限制所述第二引导件移动，所述挡柱的另一端分别与所述释放单元和所述复位单元相连，所述释放单元用于驱动所述挡柱向一个方向转动，所述复位单元用于驱动所述挡柱向另一个方向转动
。
[0011]可选地，所述释放单元包括支架和弹性件，所述支架安装在所述第二限位件外壁上且位于所述第二限位件与所述第一限位件之间，所述弹性件的一端安装在所述支架上，所述弹性件设置在所述挡柱和所述支架之间，所述弹性件的另一端与所述挡柱的另一端接触
。
[0012]可选地，所述复位单元包括滑杆
、
转杆
、
推杆
、
第三导轨和滑块，所述滑杆滑动贯穿在所述挡柱的另一端，所述滑杆的一端上安装有所述第三导轨，所述滑块滑动安装在所述第三导轨内，所述转杆的一端转动安装在所述滑块上，所述转杆的中部转动安装在所述支架上，所述转杆的另一端与所述推杆的一端转动连接，所述推杆的另一端贯穿所述第二限位件的侧壁伸入所述第二内腔中
。
[0013]可选地，所述第三导轨为弧形导轨，所述弧形导轨的圆心在所述挡柱的轴线上
。
[0014]可选地，所述锁钩为
L
形杆件，所述
L
形杆件的一端与所述挡柱相连，所述
L
形杆件的另一端用于限制所述第二引导件在所述第二导轨内移动
。
[0015]可选地，所述深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统还包括多种监测装置，多种所述监测装置用于监测所述试件内的应力变化
、
应变变化或裂纹变化中的一种或多种
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提供的一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，本系统中的加载装置通过在入射杆的基础上增加变截面的波形放大部，一方面可以直接在现有入射杆的基础上加装，不需要对入射杆结构进行调整，另一方面变截面的波形放大部可以适当扩大加载试件直径，使得用于试验的试件的尺寸范围增加；除此之外，在荷载要求不高的情况下，通过在波形放大部或冲击杆与试件之间增加一个缓冲件作为缓冲，缓冲件内充入气体或者液体，应力在气体或者液体中均等传播，因此缓冲件能够将应力均等的传播至与试件上，另外缓冲件截面大小可塑性强，通过改变缓冲件的截面大小，达到增大施力件截面尺寸的目的，进一步扩大试件尺寸范围，从而能够对多种尺寸的试件进行试验，收集多样的数据，进一步佐证试验结果，提高结果的可信度
。
附图说明
[0018]图1示出了本专利技术实施例中强冲击荷载加载方式示意图；
[0019]图2示出了本专利技术实施例中中等冲击荷载加载方式示意图；
[0020]图3示出了本专利技术实施例中低冲击荷载加载方式示意图；
[0021]图4示出了本专利技术实施例中缓冲件限位装置结构示意图；
[0022]图5示出了本专利技术实施例中限位件内部结构示意图
[0023]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，其特征在于，包括加载装置，所述加载装置包括波形放大部
(2)、
入射杆
(3)、
冲击杆
(4)
和缓冲件
(5)
，所述波形放大部
(2)
一端安装在所述入射杆
(3)
的一端，所述冲击杆
(4)
用于向所述入射杆
(3)
的另一端或向所述缓冲件
(5)
施加冲击力，所述波形放大部
(2)
的另一端用于向试件
(1)
或向所述缓冲件
(5)
传递冲击力，所述缓冲件
(5)
用于向所述试件
(1)
传递冲击力，所述缓冲件
(5)
为柔性囊袋，所述波形放大部
(2)
一端的半径大于所述波形放大部
(2)
另一端的半径
。2.
根据权利要求1所述的深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，其特征在于，还包括限位装置
(6)
，所述限位装置
(6)
包括限位单元，多个所述限位单元依次相连围合成限位区域，所述缓冲件
(5)
位于所述限位区域内
。3.
根据权利要求2所述的深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，其特征在于，还包括驱动装置
(7)
，所述限位单元包括限位件，多个所述限位件层层嵌套构成所述限位单元；所述限位单元中的最内层所述限位件与所述驱动装置
(7)
相连
。4.
根据权利要求2所述的深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，其特征在于，所述限位单元包括三个所述限位件，分别为第一限位件
(61)、
第二限位件
(62)
和第三限位件
(63)
，所述限位单元还包括第一引导件
(8)
和第二引导件
(11)
，所述第一限位件
(61)
中设置有第一导轨
(65)、
第一滑槽
(66)
和第一内腔，所述第二限位件
(62)
中设置有第二导轨
(67)、
第二滑槽
(68)
和第二内腔，所述第二限位件
(62)
滑动安装在所述第一内腔中，所述第三限位件
(63)
滑动安装在所述第二内腔中，所述第二限位件
(62)
的一端与所述第一引导件
(8)
的一端相连，所述第一引导件
(8)
用于引导所述第二限位件
(62)
从所述第一内腔中滑出，所述第一引导件
(8)
的另一端贯穿所述第一滑槽
(66)
伸入所述第一导轨
(65)
，所述第一导轨
(65)
中设置有与所述第一引导件
(8)
另一端转动连接的滚轮，所述第三限位件
(63)
的一端与所述第二引导件
(11)
的一端相连，所述第二引导件
(11)
用于引导所述第三限位件
(63)
从所述第二内腔中滑出，所述第二引导件
(11)
的另一端贯穿所述第二滑槽
(68)
伸入所述第二导轨
(67)
，所述第二导轨
(67)
中设置有与所述第二引导件
(11)
的另一端转动连接的滚轮
。5.
根据权利要求4所述的深部工程岩爆孕育物理模拟试验系统，其特征在于，所述限位装置
(6)
还包括锁紧单元
、
释放单元和复位单元，所述锁紧单元安装在所述第一限位件
(61)
和所述第二限位件
(62)
之间，所述锁紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁超，穆朝民，王圣涛，曾霖，章新生，李井国，李定有，闫坤，寇学超，靳毅，廖忠玉，
申请(专利权)人：安徽理工大学中铁四局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：