CN108732043A - 一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，架体固定安装在底座上；液压油缸内安装有上活塞和下活塞；上活塞和下活塞之间加注有液压油；加压杆的下端固定安装有施压板；螺孔内安装有压力传感器；拉绳式位移传感器的下端沿垂直方向通过吊绳与试验台表面的圆环相连接；空气罐的上端出口通过冲击滑道穿过试验台后与承压垫板的底部相接触连接；控制柜上设置有显示器；冲击滑道下部侧面安装有电磁阀，冲击滑道的内部设置有冲击杆；压力传感器、空压机和电磁阀均通过导线连接到控制柜上。本发明提供了一种结构合理、安装操作简便、模拟冲击强度可调节、试验周期短的可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置。
Description
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置。
背景技术
随着我国浅部煤炭资源的日益枯竭，煤炭资源开采逐步向深部转移，据统计，截止2017年我国开采深度达到1000m的矿井超过50个，深部煤炭资源开采逐步常态化。深部高地应力和强烈开采扰动条件下，岩体力学性质较浅部产生较大变化，表现出强蠕变特性，导致巷道围岩易发生流变大变形破坏。因此，开展深部岩体蠕变冲击试验研究，探究深部岩体在冲击扰动作用下的蠕变破坏特性，对于改善深部巷道围岩稳定性控制效果具有重要的意义。
蠕变冲击试验装置为冲击扰动作用下深部岩体蠕变特性的研究提供了重要的技术途径。在现有技术中：“蠕变冲击简易加载装置”公开了一种基于杠杆原理的蠕变冲击加载装置，可以用来开展岩石蠕变冲击试验。但是由杠杆加载原理可知，采用杠杆加载时，随着试样变形的增大，杠杆加载点下移会导致载荷偏移的现象，进而导致试验结果产生较大误差，且上述发明专利采用落锤冲击的方式施加冲击载荷，难以对冲击载荷的强度(频率和幅值等)进行精确的控制。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供的一种结构合理、安装操作简便、模拟冲击强度可调节、试验周期短的可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，包括底座、架体、液压油缸、上活塞、下活塞、推杆、加压杆、液压油、施压板、试件、螺孔、压力传感器、拉绳式位移传感器、圆环、吊绳、试验台、承压垫板、冲击滑道、空气罐、高压气管、空压机、控制柜、显示屏、电磁阀和冲击杆，所述架体固定安装在底座上；所述架体的中部内嵌安装有液压油缸；所述液压油缸内安装有上活塞和下活塞；所述上活塞的顶部连接有推杆；所述下活塞的底部连接有加压杆；所述上活塞和下活塞之间加注有液压油；所述加压杆的下端固定安装有施压板；在所述施压板下方的底座表面上设置有试验台；所述试验台的中部设置有承压垫板；所述承压垫板与施压板之间设置有试件；所述加压杆的靠近下部的侧壁上开设有螺孔；所述螺孔内安装有压力传感器；在靠近所述液压油缸侧面的所述架体下表面固定安装有拉绳式位移传感器；所述拉绳式位移传感器的下端沿垂直方向通过吊绳与所述试验台表面的圆环相连接；所述空气罐的上端出口通过冲击滑道穿过所述试验台后与承压垫板的底部相接触连接；所述空气罐的侧面通过高压气管连接有空压机；在所述架体侧面的底座上还安装有控制柜；所述控制柜上设置有显示器；所述冲击滑道下部侧面安装有电磁阀，所述冲击滑道的内部设置有冲击杆；所述压力传感器、空压机和电磁阀均通过导线连接到所述控制柜上。
作为本发明的进一步改进，所述施压板上还安装有冲击波接收器，所述冲击波接收器通过导线与所述控制柜相电性连接。
作为本发明的进一步改进，所述承压垫板为高硬度特种钢材质加工而成，且所述承压垫块的上、下表面均刻有圆圈标记和十字标记。
作为本发明的进一步改进，所述冲击滑道与所述承压垫板的底面之间夹角为九十度。
作为本发明的进一步改进，所述冲击滑道为圆柱形孔道，且所述冲击滑道的内壁做抛光处理并涂抹黄油润滑。
作为本发明的进一步改进，所述冲击杆为圆柱形高强度特种钢杆体，且所述冲击杆的直径略小于所述冲击滑道的内径尺寸。
由于上述技术方案的运用，本发明带来的有效效果：
(1)本技术方案的推杆并非将载荷直接作用在试件上，而是通过液压加载装置，利用推杆推压上活塞首先压缩液压油缸内的液压油，液压油再推动下活塞经加压杆施加到试件上，这样设置在一定程度上可以降低加压时对试件瞬间挤压力过大而对试验产生干扰，提高试验的准确性；
(2)本技术方案通过稳定的压力均匀施加到试件上，并且同设置的冲击扰动装置产生的冲击载荷共同作用，实现对试件的动静组合加载，为研究深部岩体在冲击载荷作用下的蠕变特性提供了技术途径；
(3)本技术方案的采用冲击滑道、冲击杆、电磁阀及空气罐组合而成的冲击扰动系统内嵌于试件下放的实验平台内，一方面可以模拟井下真实的底板冲击载荷作用，另一方面冲击杆完成一次冲击后，在重力的作用下可以自动复位，通过控制器提前设置好的冲击时间间隔，能够完全自动的重复完成多次冲击，使得岩体长期蠕变冲击时间可以在无人值守的情况下完成，简化了蠕变冲击试验的繁琐流程，使得试验操作更加便利；
(4)本技术方案还通过设置压力传感器和冲击波传感器，可以实现对试验过程中施压压力大小以及产生的冲击波的数据进行实时收集，具有试验可控制性强、试验参数收集准确方便的有益技术效果；
(5)本技术方案还在试验台与架体的下表面之间设置有拉绳式位移传感器，具有可以实现实时观察并收集试件被压缩下移量、避免了人工测量效率低且繁琐的有益技术效果；
(6)本技术方案还通过在承压垫板上下表面设置圆圈及十字标记，具有可以实现直观形象的观察可能因震动而导致的冲击位置偏移情况，便于及时发现并调整到准确冲击位置、提高试验准确可靠性的有益技术效果。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
附图1为本发明的整体结构示意图。
附图2为本发明的承压垫板表面结构示意图。
图中：1.底座；2.架体；3.液压油缸；4.上活塞；5.下活塞；6.推杆；7.加压杆；8.液压油；9.施压板；10.试件；11.螺孔；12.压力传感器；13.拉绳式位移传感器；14.圆环；15.吊绳；16.试验台；17.承压垫板；18.冲击滑道；19.空气罐；20.高压气管；21.空压机；22.控制柜；23.显示屏；24.电磁阀；25.冲击杆；26.冲击波接收器；27.圆圈标记；28.十字标记。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，包括底座1、架体2、液压油缸3、上活塞4、下活塞5、推杆6、加压杆7、液压油8、施压板9、试件10、螺孔11、压力传感器12、拉绳式位移传感器13、圆环14、吊绳15、试验台16、承压垫板17、冲击滑道18、空气罐19、高压气管20、空压机21、控制柜22、显示屏23、电磁阀24和冲击杆25，所述架体2固定安装在底座1上；所述架体2的中部内嵌安装有液压油缸3；所述液压油缸3内安装有上活塞4和下活塞5；所述上活塞4的顶部连接有推杆6；所述下活塞5的底部连接有加压杆7；所述上活塞4和下活塞5之间加注有液压油8；所述加压杆7的下端固定安装有施压板9；在所述施压板9下方的底座1表面上设置有试验台16；所述试验台16的中部设置有承压垫板17；所述承压垫板17与施压板9之间设置有试件10；所述加压杆7的靠近下部的侧壁上开设有螺孔11；所述螺孔11内安装有压力传感器12。
在靠近所述液压油缸3侧面的所述架体2下表面固定安装有拉绳式位移传感器13；所述拉绳式位移传感器13的下端沿垂直方向通过吊绳15与所述试验台16表面的圆环14相连接。
所述空气罐19的上端出口通过冲击滑道18穿过所述试验台16后与承压垫板17的底部相接触连接；所述空气罐19的侧面通过高压气管20连接有空压机21；在所述架体2侧面的底座1上还安装有控制柜22；所述控制柜22上设置有显示器23；所述冲击滑道18下部侧面安装有电磁阀24，所述冲击滑道18的内部设置有冲击杆25；所述压力传感器11、空压机21和电磁阀24均通过导线连接到所述控制柜22上。
所述施压板9上还安装有冲击波接收器26，所述冲击波接收器26通过导线与所述控制柜22相电性连接。
所述承压垫板17为高硬度特种钢材质加工而成，且所述承压垫块的上、下表面均刻有圆圈标记27和十字标记28。
所述冲击滑道18与所述承压垫板17的底面之间夹角为九十度。
所述冲击滑道18为圆柱形孔道，且所述冲击滑道18的内壁做抛光处理并涂抹黄油润滑。
作为本发明的进一步改进，所述冲击杆25为圆柱形高强度特种钢杆体，且所述冲击杆25的直径略小于所述冲击滑道18的内径尺寸。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制；凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：包括底座（1）、架体（2）、液压油缸（3）、上活塞（4）、下活塞（5）、推杆（6）、加压杆（7）、液压油（8）、施压板（9）、试件（10）、螺孔（11）、压力传感器（12）、拉绳式位移传感器（13）、圆环（14）、吊绳（15）、试验台（16）、承压垫板（17）、冲击滑道（18）、空气罐（19）、高压气管（20）、空压机（21）、控制柜（22）、显示屏（23）、电磁阀（24）和冲击杆（25），所述架体（2）固定安装在底座（1）上；所述架体（2）的中部内嵌安装有液压油缸（3）；所述液压油缸（3）内安装有上活塞（4）和下活塞（5）；所述上活塞（4）的顶部连接有推杆（6）；所述下活塞（5）的底部连接有加压杆（7）；所述上活塞（4）和下活塞（5）之间加注有液压油（8）；所述加压杆（7）的下端固定安装有施压板（9）；在所述施压板（9）下方的底座（1）表面上设置有试验台（16）；所述试验台（16）的中部设置有承压垫板（17）；所述承压垫板（17）与施压板（9）之间设置有试件（10）；所述加压杆（7）的靠近下部的侧壁上开设有螺孔（11）；所述螺孔（11）内安装有压力传感器（12）；在靠近所述液压油缸（3）侧面的所述架体（2）下表面固定安装有拉绳式位移传感器（13）；所述拉绳式位移传感器（13）的下端沿垂直方向通过吊绳（15）与所述试验台（16）表面的圆环（14）相连接；所述空气罐（19）的上端出口通过冲击滑道（18）穿过所述试验台（16）后与承压垫板（17）的底部相接触连接；所述空气罐（19）的侧面通过高压气管（20）连接有空压机（21）；在所述架体（2）侧面的底座（1）上还安装有控制柜（22）；所述控制柜（22）上设置有显示器（23）；所述冲击滑道（18）下部侧面安装有电磁阀（24），所述冲击滑道（18）的内部设置有冲击杆（25）；所述压力传感器（11）、空压机（21）和电磁阀（24）均通过导线连接到所述控制柜（22）上。
2.根据权利要求1所述的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：所述施压板（9）上还安装有冲击波接收器（26），所述冲击波接收器（26）通过导线与所述控制柜（22）相电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：所述承压垫板（17）为高硬度特种钢材质加工而成，且所述承压垫块的上、下表面均刻有圆圈标记（27）和十字标记（28）。
4.根据权利要求1所述的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：所述冲击滑道（18）与所述承压垫板（17）的底面之间夹角为九十度。
5.根据权利要求1所述的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：所述冲击滑道（18）为圆柱形孔道，且所述冲击滑道（18）的内壁做抛光处理并涂抹黄油润滑。
6.根据权利要求1所述的一种可模拟冲击扰动的深部岩体蠕变冲击试验装置，其特征在于：所述冲击杆（25）为圆柱形高强度特种钢杆体，且所述冲击杆（25）的直径略小于所述冲击滑道（18）的内径尺寸。
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