顆粒流調(diào)節(jié)位移均布加載試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種能夠進(jìn)行巖石類材料矩形板彎曲試驗(yàn)的均布加載試驗(yàn)裝置，該裝置主要由三部分組合而成：一塊能夠傳遞外荷載的矩形鋼板(1)、一個(gè)矩形鋼板框架(2)和鋼球顆粒集合體(3)。借助于該加載裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單一厚板、單一薄板、以及厚板與薄板多種組合形式的均布加載試驗(yàn)研究。
【專利說明】顆粒流調(diào)節(jié)位移均布加載試驗(yàn)裝置
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種板的彎曲試驗(yàn)均布加載裝置，尤其是礦山巖石力學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行巖石類材料矩形板的彎曲試驗(yàn)均布加載。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，由于我國(guó)大量民營(yíng)和個(gè)體煤礦的介入，造成淺部煤炭資源掠奪性亂采、亂挖，形成了數(shù)量和范圍難以統(tǒng)計(jì)的大量淺層采空區(qū)隱患工程(一般采深與采厚比小于30)。隨著可利用土地資源的日益減少，許多煤礦采空區(qū)逐漸被列為工業(yè)和民用建筑場(chǎng)地，一些公路、橋梁、隧道工程等建(構(gòu))物不得不跨越淺部采空區(qū)。
[0003]地下煤炭資源采出后，淺部采空區(qū)上覆巖體產(chǎn)生應(yīng)力重分布、導(dǎo)致地表產(chǎn)生附加移動(dòng)和變形，致使地表建(構(gòu))筑物沉降、局部開裂、傾斜、直至倒塌等，嚴(yán)重影響和危害著采空區(qū)上方建(構(gòu))筑物的規(guī)劃、建設(shè)及安全運(yùn)營(yíng)。
[0004]下伏淺部采空區(qū)頂板巖層厚度，是露天開采至關(guān)重要的安全保障。在采空區(qū)上方露天臺(tái)階開挖過程中，作業(yè)人員和露天大型采掘設(shè)備，隨時(shí)都可能落入采空區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，合理確定下伏采空區(qū)頂板的安全隔離厚度，對(duì)露天礦臺(tái)階開挖至關(guān)重要。一方面，如果其值選取過大，會(huì)導(dǎo)致鉆孔數(shù)量增加使采空區(qū)處理費(fèi)用增加、生產(chǎn)效益降低；另一方面，如果其值選取過小，則安全隔離厚度不夠，作業(yè)人員、采掘設(shè)備不安全，有可能引發(fā)重大人員傷亡與設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失、致使礦山停產(chǎn)等后果。
[0005]煤系層狀沉積地層結(jié)構(gòu)，是煤礦采空區(qū)頂板常見的巖體結(jié)構(gòu)類型。由于層狀巖體受層理結(jié)構(gòu)面的影響，具有明顯的橫觀各向同性，如考慮采空區(qū)頂板層與層之間的相互作用，其變形特征、破壞模式、破斷機(jī)理更為復(fù)雜。因此，進(jìn)行淺部采空區(qū)頂板變形破壞過程與災(zāi)變機(jī)制研究，是目前工程實(shí)踐中急待解決的具有挑戰(zhàn)性難題。目前，國(guó)內(nèi)外在巖石力學(xué)試驗(yàn)中，常常將煤礦采空區(qū)頂板簡(jiǎn)化為梁，主要進(jìn)行梁的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，而實(shí)際工程則表現(xiàn)為板的破壞，而且是采空區(qū)層狀組合板的破壞形式，因此，研究設(shè)計(jì)一種能進(jìn)行厚板、薄板、以及厚板與薄板組合形式的彎曲試驗(yàn)均布加載裝置，是進(jìn)行采空區(qū)頂板變形破壞過程與災(zāi)變機(jī)制試驗(yàn)研究的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服目前巖石力學(xué)領(lǐng)域巖梁假設(shè)三點(diǎn)彎矩試驗(yàn)，不能有效揭示采空區(qū)頂板變形特征、破壞模式和破斷機(jī)理的不足，本實(shí)用新型提供一種巖石類材料矩形板的彎曲試驗(yàn)均布加載裝置，不僅能夠進(jìn)行單一厚板和單一薄板的彎曲試驗(yàn)研究，而且能夠?qū)崿F(xiàn)厚板與薄板的多種組合試驗(yàn)研究，對(duì)揭示各類巖板的損傷破斷機(jī)理有重要理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:均布加載試驗(yàn)裝置主要由三部分組合而成:一塊能夠傳遞外荷載的矩形鋼板、一個(gè)矩形鋼板框架和鋼球顆粒集合體。借助于該加載裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單一厚板、單一薄板、以及厚板與薄板多種組合形式的均布加載試驗(yàn)研究。
[0008]試驗(yàn)過程:
[0009]第一步，組裝矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)，并將加載裝置安放在MTS等力學(xué)壓力機(jī)底端加載承臺(tái)上；
[0010]第二步，將加工好的厚巖板、薄巖板或其組合板，放置在矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)加載架兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊上；
[0011]第三步，調(diào)節(jié)矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)四根螺栓的螺母，使加載架兩側(cè)鋼板加緊試驗(yàn)巖板；
[0012]第四步，在試驗(yàn)巖板上放置矩形鋼板框架，將鋼球顆粒集合體均勻平鋪在矩形鋼板框架內(nèi)，將矩形鋼板框架平面中心調(diào)至試驗(yàn)巖板的形心位置；
[0013]第五步，利用MTS等力學(xué)壓力機(jī)對(duì)安放在鋼球顆粒集合體上的矩形鋼板施加荷載，即能夠進(jìn)行均布荷載作用下，各類矩形巖板的彎曲試驗(yàn)研究。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是，借助于該加載裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)均布荷載條件下，單一厚板、單一薄板、以及厚板與薄板多種組合形式的彎曲試驗(yàn)研究。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0017]圖1中:(I)矩形鋼板；(2)矩形鋼板框架；(3)鋼球顆粒集合體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]第一步，組裝矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)；
[0019]第二步，將加工好的厚巖板、薄巖板或其組合板，放置在矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)加載架兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)的墊塊上；
[0020]第三步，調(diào)節(jié)矩形巖板彎曲試驗(yàn)監(jiān)測(cè)側(cè)壓力變化的加載裝置(ZL201120284671.7)四根螺栓的螺母，使加載架兩側(cè)鋼板加緊試驗(yàn)巖板；
[0021]第四步，在試驗(yàn)巖板上放置矩形鋼板框架(2)，將鋼球顆粒集合體(3)均勻平鋪在矩形鋼板框架(2)內(nèi)，將矩形鋼板框架(2)平面中心調(diào)至試驗(yàn)巖板的形心位置；
[0022]第五步，利用MTS等力學(xué)壓力機(jī)對(duì)安放在鋼球顆粒集合體上的矩形鋼板(I)施加荷載，即能夠進(jìn)行均布荷載作用下，各類矩形巖板的彎曲試驗(yàn)研究。
【權(quán)利要求】
1.一種顆粒流調(diào)節(jié)位移均布加載試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置能夠?qū)λ鰩r石類材料矩形板進(jìn)行均布加載，該裝置主要由三部分組合而成:一塊能夠傳遞外荷載的矩形鋼板、一個(gè)矩形鋼板框架和鋼球顆粒集合體，所述巖石類材料矩形板上放置所述矩形鋼板框架，所述鋼球顆粒集合體均勻平鋪在所述矩形鋼板框架內(nèi)，所述矩形鋼板置于所述鋼球顆粒集合體之上。
【文檔編號(hào)】G01N3/20GK203720032SQ201320784422
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王樹仁, 保羅·黑根 申請(qǐng)人:王樹仁, 保羅·黑根