一种偏转应力场下地下工程围岩失稳过程模拟试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种偏转应力场下地下工程围岩失稳过程模拟试验系统，包括基座、导轨、前盖框架、后盖框架、伺服加载器、加载框架、加载板、液压马达及齿轮等。试验系统中的回形加载框架内表面设置多组液压加载装置，为试验模型提供不同方向主动加载，模拟硐室围岩应力场。多组加载装置沿加载框架内表面排列成一个圆形加载机构。试验模型为圆形试样，通过表面的三道围箍在马达带动下使得试验模型偏转运动，前、后盖框架通过贯穿拉杆和液压螺母连接，提供试验模型前后面被动约束。模拟试验系统可实现不同应力场强度、不同应力主轴与硐室方位夹角下、应力场应力主轴静、动态偏转等应力偏转环境条件下的地下工程围岩失稳全过程相似模拟试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种偏转应力场下地下工程结构失稳过程模拟试验系统，属于地下工程模拟试验。

技术介绍

1、深部地下工程围岩失稳破坏本质上是在不平衡力作用下围岩发生运动的结果，其变形量大小是围岩荷载与支护抗力博弈的结果。地下硐室、巷道、隧道等地下工程开挖后空间周围应力环境变化是其围岩变形破坏的根源，主导围岩应力场、位移场及裂隙场的演变。随着地下工程向深部进军，围岩应力环境变得越发复杂，主要呈现以下3个典型特点：（1）偏压作用。受上覆岩层运动影响，或深部复杂地应力影响，围岩往往处于双向不等压应力环境，且应力主轴偏离竖直和水平方向；（2）叠加效应。深部岩体水平应力为主导的地应力与采动应力二者在一定范围内叠加效应明显；（3）时空效应。围岩应力场呈现三维非线性特征，且随工作面推进而动态迁移，导致巷道围岩应力场在不同区域不同时刻呈现不同状态。从力学角度看，受采动应力影响的地下工程围岩复杂力学环境可统一归结于围岩应力动态偏转。 因此揭示应力偏转条件下地下工程失稳破坏对于指导围岩控制技术及工程实践具有重要意义。

2、目前，应力偏转条件下地下硐室围岩破坏机制的研究备本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种偏转应力场下地下工程围岩失稳过程模拟试验系统，其特征在于，包括基座、加载系统、旋转驱动装置；所述加载系统包括固定固定设置在基座上的回形加载框架，所述加载框架具有正方形内壁，在加载框架的四个内壁上均布设有多个伺服加载器，每个伺服加载器输出端连接有加载臂，加载臂末端固定连接有弧形加载板，多个弧形加载板围成的空间内可匹配放置圆柱形试验模型，试验模型上设置有硐室模型；所述加载系统可为圆柱形试验模型提供竖直和水平两个方向的主动荷载；所述旋转驱动装置可驱动试验模型绕其轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，在所述每个弧形加载板上布设多个球窝，每个球窝内嵌有可自由...

【技术特征摘要】

1.一种偏转应力场下地下工程围岩失稳过程模拟试验系统，其特征在于，包括基座、加载系统、旋转驱动装置；所述加载系统包括固定固定设置在基座上的回形加载框架，所述加载框架具有正方形内壁，在加载框架的四个内壁上均布设有多个伺服加载器，每个伺服加载器输出端连接有加载臂，加载臂末端固定连接有弧形加载板，多个弧形加载板围成的空间内可匹配放置圆柱形试验模型，试验模型上设置有硐室模型；所述加载系统可为圆柱形试验模型提供竖直和水平两个方向的主动荷载；所述旋转驱动装置可驱动试验模型绕其轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，在所述每个弧形加载板上布设多个球窝，每个球窝内嵌有可自由转动的滚珠。

3.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，在所述基座上平行间隔间隔固定设置有两条导轨，在导轨的前端和末端分别设置有前盖框架和后盖框架，前盖框架和后盖框架均可沿导轨滑动，所述加载框架设置在前盖框架和后盖框架之间的基座上，前盖框架和后盖框架之间通过拉杆和螺母可拆卸连接，当二者连接时可对所述圆柱形试验模型的两个端面进行约束。

4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于，在所述前盖框架和后盖框架上均设置有圆形盖板，在圆形盖板上开设有观察孔。

5.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于，在所述前盖框架和加载框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，狄红丰，吕谦，江文渊，陈上元，史永涛，娄高中，屈新，拓万永，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：