一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的制作方法
【專利說明】一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及受力狀態(tài)的模擬裝置，尤其涉及一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架。
【背景技術】
[0003]當前我國交通、水利水電、能源、礦山和軍事防護都有涉及深部地下工程的問題，而深部巖體賦存在高應力環(huán)境中，在施工開挖卸荷擾動和爆炸地沖擊擾動作用下，存在可能發(fā)生分區(qū)破裂、大變形、巖爆、工程性地震等災害的風險。因此為防范上述災害發(fā)生，國內外相關學者專家都在對深部巖體工程進行深入研究，模擬深部巖體受力狀態(tài)。但目前的模擬僅限于高地應力模擬，略或高地應力和開挖擾動的模擬，未見能全部實現(xiàn)高地應力、開挖擾動和爆炸擾動(一高兩擾動)的模擬裝置的承載架。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能實現(xiàn)高地應力、開挖擾動和爆炸擾動模擬的一種模擬深部巖體受力狀態(tài)的加載裝置的承載架。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，具有柔性膠囊的矩形體形狀的空腔，矩形體形狀的巖體試件固定于該空腔中，所述巖體試件的每一側面和與該側面相對的空腔腔壁之間設有柔性膠囊，每一柔性膠囊上設有至少一個導管，高壓液體通過該導管進入柔性膠囊內，對巖體試件加載，使巖體試件產(chǎn)生模擬的高地應力。
[0006]所述用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的進一步設計在于，所述承載架包括基座、承載框、底板、側板和頂板;所述基座水平設置，所述承載框為跨騎在基座上的矩形體的框架，該承載框下端與基座連接，所述底板置于承載框所跨騎的基座上，并可在基座上滑動，四個所述側板置于承載框的四個垂直側面上，所述的頂板置于承載框的頂部，置于承載框上的頂板、側板和底板的內側面相互圍攏成所述的空腔。
[0007]所述用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的進一步設計在于，所述側板或頂板上設有引出孔，所述柔性膠囊上連接的導管由該引出孔引出。
[0008]所述用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的進一步設計在于，所述柔性膠囊上的導管設置與所述空腔腔壁相對一側的側面上。
[0009]所述用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的進一步設計在于，所述柔性膠囊上的第二操作孔包括鋼管、第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片和封孔圓板，所述第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片上的孔和沿柔性膠囊厚度方向設置的孔與鋼管外徑相適配，第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片處于柔性膠內，鋼管沿柔性膠囊厚度方向的孔穿套該柔性膠囊，并與處于鋼管一端部的第一圓環(huán)片連接，第二圓環(huán)片與第一圓環(huán)間隔與膠囊厚度相適配的距離并與鋼管連接，第一、第二圓環(huán)片分別膠囊上對應孔的內邊界硫化密封聯(lián)接;鋼管的管孔上設置內螺紋，所述孔圓板圓周側設有外螺紋，封孔圓板螺旋連接于鋼管的管孔中。
[0010]所述用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架的進一步設計在于，所述基座上設有導軌，底板的下側面設有滾輪，底板通過滾輪在導軌上的滾動實現(xiàn)底板在基座上的滑動。
[0011 ]本發(fā)明的有益效果在于:I)采用柔性膠囊對試件加載，既能十分平穩(wěn)均衡地對試件加力，很好地模擬深部巖體的高地應力狀態(tài)，又能使加載機構結構簡化;2)對柔性膠囊進行預留接口的設計，使之在對試件加載靜態(tài)壓力以模擬高地應力狀態(tài)下進行開挖擾動試驗，從而能更準確地模擬深部巖體的開挖，得到更準確可靠的試驗數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的承載架的結構示意圖。
[0013]圖2是承載架的結構示意圖。
[0014]其中，基座I，承載框12，側板13，頂板14，底板16，柔性膠囊2，導管21，爆炸載荷模擬發(fā)生器3，操作孔4，承載架5，鉆具6。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、2，本發(fā)明的承載架具有矩形體形狀的空腔，矩形體形狀的巖體試件固定于該空腔中，所述巖體試件的每一側面和與該側面相對的空腔腔壁之間設有柔性膠囊2，每一柔性膠囊上設有至少一個導管21，高壓液體通過該導管進入柔性膠囊內，對巖體試件加載，使巖體試件產(chǎn)生模擬的高地應力。
[0016]結合圖2，承載架I全部采用35CrMo材料制作，能夠在承受膠囊2內部O?1Mpa壓力情況下，塑性變形量很小，從而對試驗數(shù)據(jù)的精度不形成影響。該主承載架要由基座1、承載框12、底板16、側板13和頂板14組成，?；?1水平架設在地面上，承載框12為一個矩形體的框架，該框架跨騎在基座11上，且下部通過設置的連接孔和螺栓螺母緊固件與基座11連接。底板16置于承載框12所跨騎的基座11上，為便于巖體試件進入上述的空腔，底板16是可滑動地連接在基座11上，這樣底板16可移出空腔外，以便于試件放置，待試件放到底板16后再通過底板15相對基座11的滑動進入所述空腔內。本實施例是在基座上設置導軌(未畫出)，并在底板16的下側面設置對應的滾輪(未畫出)，底板通過滾輪在導軌上的滾動實現(xiàn)上述底板相對基座上的滑動。
[0017]承載框12的四個垂直側面和頂部的水平頂面分別由側板13和頂板14封蓋，由此頂板、側板和底板相互圍攏成上述的放置巖體試件的空腔。
[0018]對于本實施例而言，如圖1，可以在與承載框跨騎方向相垂直的一側板13上設置操作孔4，便于拓展模擬開挖的鉆具6的安裝設置。同時在頂板的外側設置爆炸載荷模擬發(fā)生器3。理論上，操作孔4可以設置在承載框12的四個垂直側面上任一側板上，而爆炸載荷模擬發(fā)生器3可以設置在承載框12的任一側面上。
[0019]上述的柔性膠囊2采用高強度耐壓橡制成，在承載架I支承下可承載壓力O?15Mpa，并能隨試件的形狀而變形，使其與試件能充分貼合地觸接，以更好的模擬深部巖體的受力狀態(tài)。結合圖2，柔性膠囊2為矩形狀的袋囊其厚度方向的尺寸遠小于其與試件接觸面的寬度或長度方向的尺寸，導管21設置在該膠囊與空腔腔壁相對一側的側面上，以便從形成腔壁的側板或頂板或底板上引出。在向柔性膠囊2內充入高壓液體(油)前，需要對其抽真空，為了方便抽氣，還設置了另一根導管21作為抽氣管，柔性膠囊內的氣體通過該抽氣管排出。
[0020]柔性膠囊2上的導管21從形成腔壁的側板、頂板、底板引出，以通過對應管道分別與液壓站和壓縮空氣站連接。為此側板、頂板或底板上都分別設有引出孔，可參見圖2。
【主權項】
1.一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，其特征在于:所述承載架具有矩形體形狀的空腔，矩形體形狀的巖體試件固定于該空腔中，所述巖體試件的每一側面和與該側面相對的空腔腔壁之間設有柔性膠囊，每一柔性膠囊上設有至少一個導管，高壓液體通過該導管進入柔性膠囊內，對巖體試件加載，使巖體試件產(chǎn)生模擬的高地應力。2.根據(jù)權利要求1所述的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，其特征在于:所述承載架包括基座、承載框、底板、側板和頂板;所述基座水平設置，所述承載框為跨騎在基座上的矩形體的框架，該承載框下端與基座連接，所述底板置于承載框所跨騎的基座上，并可在基座上滑動，四個所述側板置于承載框的四個垂直側面上，所述的頂板置于承載框的頂部，置于承載框上的頂板、側板和底板的內側面相互圍攏成所述的空腔。3.根據(jù)權利要求2所述的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，其特征在于:所述側板或頂板上設有引出孔，所述柔性膠囊上連接的導管由該引出孔引出。4.根據(jù)權利要求2所述的一種模擬深部巖體受力狀態(tài)的加載裝置，其特征在于:所述柔性膠囊上的導管設置與所述空腔腔壁相對一側的側面上。5.根據(jù)權利要求3或4所述的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，其特征在于:所述柔性膠囊上的第二操作孔包括鋼管、第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片和封孔圓板，所述第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片上的孔和沿柔性膠囊厚度方向設置的孔與鋼管外徑相適配，第一圓環(huán)片、第二圓環(huán)片處于柔性膠內，鋼管沿柔性膠囊厚度方向的孔穿套該柔性膠囊，并與處于鋼管一端部的第一圓環(huán)片連接，第二圓環(huán)片與第一圓環(huán)間隔與膠囊厚度相適配的距離并與鋼管連接，第一、第二圓環(huán)片分別膠囊上對應孔的內邊界硫化密封聯(lián)接;鋼管的管孔上設置內螺紋，所述孔圓板圓周側設有外螺紋，封孔圓板螺旋連接于鋼管的管孔中。6.根據(jù)權利要求2所述的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，其特征在于:所述基座上設有導軌，底板的下側面設有滾輪，底板通過滾輪在導軌上的滾動實現(xiàn)底板在基座上的滑動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的承載架，所述承載架具有柔性膠囊的矩形體形狀的空腔，矩形體形狀的巖體試件固定于該空腔中，所述巖體試件的每一側面和與該側面相對的空腔腔壁之間設有柔性膠囊，每一柔性膠囊上設有至少一個導管，高壓液體通過該導管進入柔性膠囊內，對巖體試件加載，使巖體試件產(chǎn)生模擬的高地應力。有益效果為：采用柔性膠囊對試件加載，既能十分平穩(wěn)均衡地對試件加力，很好地模擬深部巖體的高地應力狀態(tài)，又能使加載機構結構簡化。
【IPC分類】G01N3/02
【公開號】CN105445095
【申請?zhí)枴緾N201610015781
【發(fā)明人】王明洋, 李 杰, 王源, 黃建偉, 隨亞光, 蔡立艮, 戎曉力, 邱艷宇, 范鵬賢
【申請人】中國人民解放軍理工大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月11日