CN106290799A - 一种可调角度的三维物理相似模拟实验架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，包括外部结构架和内部架，外部结构架两端设有角度确定板，角度确定板上设有调角度轨道；内部架前后两侧底部分别设有导向滑轮，后端导向滑轮与外部结构架活动铰接，前端导向滑轮与调角度轨道配合；在外部结构架底部设有液压缸及其支架，液压缸作用在内部架上。本发明的优点体现在：1.该架子操作简单，更节省人力，并提高实验的成功率；2.该架子边缘设计有角度值，可直接调节实验所需角度，简化了实验过程；3.本发明周围用高强度透明材料板防护，现象容易观察，结果更加真实：4.本发明有预留开切眼，可简化实验程序，使得实验更加的真实、简单。

Description

一种可调角度的三维物理相似模拟实验架
技术领域
本发明涉及矿山、岩土等工程领域物理模拟研究，尤其涉及矿山、岩土等工程领域物理模拟研究中物理相似模拟实验在复杂地质条件下的模拟及相关数据测量，具体涉及一种可调角度的三维物理相似模拟实验架。
背景技术
物理相似模拟实验技术，自前苏联时期发展至今已有将近一个世纪，其对实际工程中相关数据的测量及借鉴具有重要的意义，已经解决了很多实际工程中因无法测量或者测量难等造成的数据短缺问题。物理模拟实验是矿山、岩土、地质等学科重要研究手段之一，实验中物理相似模拟实验架可以用来模拟各种实际工程地质条件，为工程实践中的支护及工作面应力应变和围岩稳定性变化提供各种参数。因此，物理相似模拟实验的技术水平与实际工程问题有很大程度的关联。但是，物理模拟实验中的实验架由于结构简单，导致很多地层条件难以清楚再现，且架子在移动或者转动(为实现大倾角地层条件)过程中，由于各种问题会经常出现模型坍塌的现象，造成实验的失败，及数据的难以采集。
发明内容
本发明的目的是物理模拟实验中的地质条件问题，提供一种实验室物理模拟实验用的三维立体模型架，并对其运行原理进行说明，使用其可实现复杂地质条件，尤其是大倾角地质条件的模拟，从而对大倾角方面的相似模拟实验进行程序简化，使得实验的成功率大大提高，相比较平面架来说，其实验现象更加真实可靠，实验效果更加明显。
为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：
一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，包括外部结构架和内部架，外部结构架两端设有角度确定板，角度确定板上设有调角度轨道；内部架前后两侧底部分别设有导向滑轮，后端导向滑轮与外部结构架活动铰接，前端导向滑轮与调角度轨道配合；在外部结构架底部设有液压缸及其支架，液压缸作用在内部架上。
进一步的，所述外部结构架前端为倾斜结构。
进一步的，所述外部结构架前端设有方便装料的阶梯状支撑梁。
进一步的，所述角度确定板通过焊接在外部结构架底部的支撑立柱支撑。
进一步的，所述外部结构架左右两侧设有支撑横梁。
进一步的，所述内部架底部设有底板支撑梁。
进一步的，所述内部架在其每个侧部均设有开切眼钢槽固定孔。
进一步的，所述内部架底部设有防滑装置。
进一步的，所述内部架的前端导向滑轮上设有角度指示针，角度确定板上设有刻度，角度指示针与角度确定板上的刻度相匹配。
本发明公开的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，具有以下有益效果：
1.该架子操作简单，相比较以前的实验架，可由一人使用液压缸来进行架子的角度的调整，相比较以前的架子，更节省人力，并提高实验的成功率；
2.以往物理模拟实验架，进行角度调节时需要找中心点，利用量角器水平仪等进行调整，该架子边缘设计有角度值，且经过精密的测量，可直接调节实验所需角度，角度范围在0°-90°，需一人操作，不涉及其他设备，简化了实验过程；
3.本发明周围用高强度透明材料板防护，可实际观察周围地质条件的变化，使得实验更加立体，现象容易观察，结果更加真实：
4.本发明有预留开切眼，可简化实验程序，使得实验更加的真实、简单。
附图说明
图1是实验架整体结构图；
图2是内部架结构图；
附图标记说明：1-外部结构架；2-导向滑轮；3-支撑横梁；4-液压缸及其支架；5-调角度轨道；6-角度确定板；7-支撑立柱；8-阶梯状支撑梁；9-装料区；10-底板支撑梁；11-角度指示针；12-防滑装置；13-开切眼槽钢固定孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
请参见图1-图2。
实施例1
一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，包括外部结构架1和内部架，外部结构架1两端设有角度确定板6，角度确定板6上设有调角度轨道5；内部架前后两侧底部分别设有导向滑轮2，后端导向滑轮与外部结构架1活动铰接，前端导向滑轮与调角度轨道5配合；在外部结构架1底部设有液压缸及其支架4，液压缸作用在内部架上。
实施例2
本实施例中，所述外部结构架1前端为倾斜结构。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例3
本实施例中，所述外部结构架1前端设有方便装料的阶梯状支撑梁8。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例4
本实施例中，所述角度确定板6通过焊接在外部结构架1底部的支撑立柱7支撑。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例5
本实施例中，所述外部结构架1左右两侧设有支撑横梁3。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例6
本实施例中，所述内部架底部设有底板支撑梁10。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例7
本实施例中，所述内部架在其每个侧部均设有开切眼钢槽固定孔13。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例8
本实施例中，所述内部架底部设有防滑装置12。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
实施例9
本实施例中，所述内部架的前端导向滑轮上设有角度指示针11，角度确定板6上设有刻度，角度指示针11与角度确定板6上的刻度相匹配。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采取的技术方案也适用于其余实施例。
本发明一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，根据相似模拟实验实际地质条件，选择相应的高强度透明材料作为实验用底板及周围护帮版，以观察实验地质条件的变化；然后将模型底板旋转至与水平面相平，以进行内部架的固定；其次按照实验地层不同配比在模型架上依次装填煤层，直接顶，基本顶；装填完毕后可以旋转内部架至需要的地质条件，也可待模型干燥后再进行旋转；最后进行具体的实验，即模型的开挖，及模型液压支架的推移，进行装架时步骤如下：
进行实验架中模型的铺装时，先使用下部的液压缸进行模型架的角度的调整，将模型装料部分调至水平面，然后进行固定；待架子水平后，在周围及底板加装高强度透明材料板，使得架子内部形成空间；然后将料按配比进行配置，进行装料，在装料过程中可根据需要在内部架左右加装相应的槽钢，以方便待模型干燥以后进行的模拟煤层开采；
在装填完后，待模型凝固后，可以进行相应的实验。首先将水平的内部架旋转至相应的角度，然后将模拟开切眼处的槽钢拆除，以进行煤层的开挖。
进一步的，本发明中物理模拟实验架模型部分可按1：100的比例进行实际地质条件的模拟，模拟架水平条件下的高为0.6m，可模拟煤层关键层以下的地质条件，模型的长度跟宽度均为1.7m，可满足150m的实际工作面长度，可进行初次来压及多次周期来压的模拟，且模型架在制作时可根据实际地质条件进行尺寸的适当调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，包括外部结构架和内部架，外部结构架两端设有角度确定板，角度确定板上设有调角度轨道；内部架前后两侧底部分别设有导向滑轮，后端导向滑轮与外部结构架活动铰接，前端导向滑轮与调角度轨道配合；在外部结构架底部设有液压缸及其支架，液压缸作用在内部架上。
2.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述外部结构架前端为倾斜结构。
3.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述外部结构架前端设有方便装料的阶梯状支撑梁。
4.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述角度确定板通过焊接在外部结构架底部的支撑立柱支撑。
5.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述外部结构架左右两侧设有支撑横梁。
6.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述内部架底部设有底板支撑梁。
7.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述内部架在其每个侧部均设有开切眼钢槽固定孔。
8.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述内部架底部设有防滑装置。
9.根据权利要求1所述的一种可调角度的三维物理相似模拟实验架，其特征在于，所述内部架的前端导向滑轮上设有角度指示针，角度确定板上设有刻度，角度指示针与角度确定板上的刻度相匹配。
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