CN108956301A - 一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，它包括中间弧形板，所述中间弧形板的两端分别弯折形成第一斜板和第二斜板，所述第一斜板的末端设置有第一水平悬挂板，所述第二斜板的末端设置有第二水平悬挂板，所述第一水平悬挂板上加工有第一标示牌固定孔，所述第二水平悬挂板上加工有第二标示牌固定孔；所述第一斜板和中间弧形板所形成的折边中间部位加工有第一钢扎带通孔，所述第二斜板和中间弧形板所形成的折边中间部位加工有第二钢扎带通孔。此悬挂装置能够方便的固定安装在电线杆上，然后进行标示牌的安装，简化了其安装过程。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用于模拟岩石试样在原环境中的受力状态的实验装置，适用于铁路、公路、隧道、水利工程、采煤矿井坑道及国防工程、基坑工程、爆破等工程中前期测试岩石力学性质中。具体涉及一种电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置。
背景技术
岩石是铁路、公路、隧道、水利工程、采煤矿井坑道、国防工程、基坑工程、爆破等工程中的主要组成部分，它广泛存在于各类工程建筑的主体中，因此对岩石的质量检验就显得尤为重要。
目前的岩石实验方法包括室内岩石力学试验、数值分析、现场监测和物理模拟试验等手段。
室内岩石力学试验主要包括通过获得岩石的强度参数、脆性指数、弹性能指数等指标，对岩石质量进行评估，以及采用岩石常规三轴和真三轴试验研究开挖卸荷条件下坚硬围岩的力学特性和破坏机制。但总体来看，室内岩石力学试验的研究方法只是对岩块进行基本力学特性的分析和认识。在岩样表面加载时应力传递至样本中心所需时间过长、电能消耗大，不能合理反映岩石在原环境中发生破坏的实际条件。
数值模拟方法可以对岩石破坏过程和条件进行模拟，但受数值分析方法本身的条件所限，需要对实际岩石破坏的条件、破坏过程的数值描述进行简化和处理，并且单元破坏的判别条件、应变能和动能的转化关系、动力激发以及动力边界条件和初始条件的设置等问题都没有得到很好地解决，因此，数值分析方法也无法很好地再现复杂的岩石破坏机制和过程。
现场监测方法通过多种监测手段(声发射、微震、钻孔摄像、跨孔声波、滑动测微计等)获得岩石破坏过程的各种信息，可以最真实地揭示岩石破坏的形成机制和规律，但是存在费用高，人员和设备安全风险大，且无法根据需要设定岩石破坏的不同影响条件等缺陷。
发明内容
为解决上述工程问题，本发明提供了一种利用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的物理模拟实验装置，可以通过相似理论，调整式样各层、各区块的磁粉密度，将岩石破坏的主要影响因素反映到模拟试验中，并且可以通过电磁铁组和电磁铁板方便地设定不同的岩石破坏影响条件，可预先布设相关的监测仪器，获取岩石破坏发生的变化规律，从而合理揭示不同类型岩石破坏的形成机制、影响因素和演化规律，为建立各种工况下岩体风险的合理评估和准确预测方法以及可靠的防控方法提供科学依据。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，它包括支撑台，所述支撑台上支撑放置有模拟岩石试样，所述模拟岩石试样内部混入有磁粉材料，所述模拟岩石试样的内部布置有多个电磁铁组，在模拟岩石试样的外表面或者内部设置有多个电磁铁板，所述电磁铁板和电磁铁组都通过导线与控制台相连；所述模拟岩石试样的内部布置有应力片，所述应力片通过信号线与控制台相连；所述支撑台内部安装有磁场监控装置；所述模拟岩石试样与声波探测器相连。
所述磁粉材料采用具有磁性的材料制成，并制作成小颗粒；其颗粒大小和颗粒外形结构根据模拟的岩石调整，进而改变磁力大小和方向，模拟岩石在不同层面、不同区块所受到的不同应力。
所述磁粉材料搅拌在混凝土中，制成模拟岩石试样，所述模拟岩石试样中各层、各区块的磁粉密度、磁粉种类可在制作过程中调节，模拟岩石各层、各区块的不同物理力学性质。
所述控制台内部安装有计算机，所述电磁铁板和电磁铁组通过电源进行供电，并通过计算机精确调控电流大小及改变电流方向，所述计算机与显示器相连，所述控制台上设置有用于屏蔽电磁干扰的电磁屏蔽罩，所述计算机安装有电磁铁虚拟仿真软件AnsoftMaxwell。
每两个所述电磁铁板，在磁极相同的情况下两磁板相互排斥，该排斥力作用于模拟岩石试样可视为作用于模拟岩石试样整体和电磁铁板所在面的拉力；在磁极相反的情况下两磁极相互吸引，该情况下磁力作用于模拟岩石试样可视为作用于模拟岩石试样上电磁铁板所在面的压力。
所述电磁铁板的电流强度和方向，由控制台控制并可瞬间内完成，增强→中断→改变电流方向，这一过程，可模拟爆破工程中的岩石受到空气挤压、压力瞬间卸除，瞬间完成加载至卸载的破坏模式。
所述电磁铁组中的各电磁铁模块数量、线圈匝数、铁芯材料和电流强度均不受限制；电磁铁组和电磁铁板能够同属布置于模拟岩石试样的表面或内部；提供更复杂的磁场，模拟较为复杂的应力情况。
所述支撑台采用非磁性材料制成，不与电磁铁组、磁粉材料和电磁铁板之间产生磁力作用，所述支撑台的支撑腿可以伸缩，调整高度；当桌面高度高于模拟岩石试样高度时，在桌面放置电磁铁板，通过磁力使模拟岩石试样悬浮；其临空状态可模拟原岩石在临空状态下的应力状态。
所述磁场监控装置用于监测模拟岩石试样内部的磁场分布情况，并将数据传输给控制台，由控制台的计算机处理数据，并由控制台将磁场分布情况通过磁感线表示，并由图像呈现在显示器上；
所述声波探测器能够发射声波和接收反射声波，并将反射声波处理为声波信号，探测对象为模拟式样，在实验过程中不断向模拟试样发射声波，声波在接触到向模拟试样内部不同位置时，反射声波会根据模拟试样内部破坏情况产生改变，从而定位破坏位置，探测出实验过程中模拟式样各层、各区块的破坏情况，将反射声波接收并转为探测信号传输给控制台，由计算机处理信号，将结果由图像呈现，实时观察到向模拟试样内部的破坏点、最先破坏位置等破坏情况；
所述声波探测器在实验之前探测岩石试样的内部构造与密度，为制作模拟岩石试样提供依据；在模拟岩石试样制作完成后探测模拟岩石试样的内部构造与密度，与原岩石试样进行比对，提高模拟岩石试样的还原度，降低实验误差。
所述应力片在实验过程中反映其所在位置的应力大小，通过与控制台的电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell计算结果比对后可微调所施加的应力，使施加在模拟岩石试样上的磁力更加精确；
所述模拟岩石试样采用模具制作而成，所述模具由不具磁性的钢材制成上部开口、四周和底部密封的模具，在模具内部需要涂油；
所述模拟岩石试样由下至上分层、分区块浇筑填充磁粉材料的混凝土，模拟岩石试样中的层面和区块用塑料挡板控制，并在混凝土即将凝固前取出，使模拟岩石试样形成一个整体；
所述模拟岩石试样制作材料用填充磁粉材料的混凝土，也可在其中掺入适量的原岩材质。
本发明有如下有益效果：
1、本装置通过相似理论，将磁粉材料制成模拟试样，调整模拟式样各层、各区块的磁粉密度，模拟岩石各层、各区块的不同物理力学性质，将岩石破坏的主要影响因素反映到模拟试验中。
2、目前室内岩石力学试验的研究方法只是对岩块进行基本力学特性的分析和认识，在岩样表面加载时应力传递至样本中心所需时间过长、电能消耗大，不能合理反映岩石在原环境中发生破坏的实际条件。
3、本装置通过电磁铁组中的各电磁铁模块产生的磁场相互影响，使电磁铁组整体提供一个可调节的可变磁场。该磁场可利用电磁铁仿真软件Maxwell计算得到，并由控制台通过调控电流控制磁场，在该磁场中模拟式样的各层、各区块磁粉收到的磁力可用于模拟岩石在原环境中不同层面、区块收到的不同应力。
4、本装置的声波探测器，在实验过程中不断向模拟试样发射声波，通过反射声波定位破坏位置，探测出实验过程中模拟式样各层、各区块的破坏情况，将反射声波接收并转为探测信号传输给控制台，将结果由图像呈现，即可实时观察到向模拟试样内部的破坏点、最先破坏位置等破坏情况。获取岩石破坏发生的变化规律，从而合理揭示不同类型岩石破坏的形成机制、影响因素和演化规律，为建立各种工况下岩体风险的合理评估和准确预测方法以及可靠的防控方法提供科学依据。同时，通过对岩石样本与模拟岩石试样二者的探测，进行数据比对，可对模拟岩石试样进行修正，提高模拟岩石试样的还原度，提高实验结果的精确度。
5、通过电磁铁板、电磁铁组的电流强度和方向，可由控制台控制并在瞬间内完成：增强→中断→改变电流方向这一过程，即加载到卸载瞬间完成，甚至产生拉力。可模拟爆破工程中的岩石受到空气挤压时，瞬间完成加载至卸载的破坏模式。
6、通过电磁铁板、电磁铁组的电流强度和方向，可由控制台控制并可逐级递增和逐级递减，完成分级加载和分级卸载。使实验所求的弹性模量减少误差，同时验证材料是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
7、该装置产生的磁力可同时作用于模拟式样的各点、各层、各区块，模拟岩石在原环境的受力状态。可大大缩短让试样达到应力饱和状态的时间，解决目前室内试验对岩石样本加载时间过长、不能合理反映岩石在原环境中发生破坏的实际条件的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体布置图。
图2为本发明的模拟岩石试样示意图。
图3为本发明的模拟岩石试样制备图。
图4为本发明的模拟岩石试样磁场分布剖面图。
图5为本发明的模拟岩石试样悬空状态示意图。
图中：电磁铁组1、磁粉材料2、控制台3、支撑台4、模拟岩石试样5、导线6、电源7、电磁铁板8、声波探测器9、应力片10、可变磁场11、模具12、磁场监控装置13、原岩石样本14。
其中，磁粉材料2、电源7和磁场监控装置13并未在附中表述出来。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1-5，一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，它包括支撑台4，所述支撑台4上支撑放置有模拟岩石试样5，所述模拟岩石试样5内部混入有磁粉材料2，所述模拟岩石试样5的内部布置有多个电磁铁组1，在模拟岩石试样5的外表面或者内部设置有多个电磁铁板8，所述电磁铁板8和电磁铁组1都通过导线6与控制台3相连；所述模拟岩石试样5的内部布置有应力片10，所述应力片10通过信号线与控制台3相连；所述支撑台4内部安装有磁场监控装置13；所述模拟岩石试样5与声波探测器9相连。
进一步的，所述磁粉材料2可用具有磁性的各类材料制成，如铁、钴、镍及其化合物与合金等材料，或直接用永磁铁制成较小颗粒，以此作为磁粉材料。
进一步的，磁粉材料2的颗粒大小、颗粒形状、颗粒种类均可根据所模拟的岩石来调整，从而改变磁力大小和方向，模拟岩石在不同层面、不同区块所受到的不同应力。
进一步的，可将磁粉材料2搅拌在混凝土中，制成模拟岩石试样5，模拟岩石试样5中各层、各区块的磁粉密度、磁粉种类可在制作过程中调节，模拟岩石各层、各区块的不同物理力学性质。
进一步的，所述的控制台3，能够屏蔽电磁场的干扰。具有计算机功能和Windows操作系统，能够安装并使用电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell，具有显示器。
进一步的，所述控制台3由电源7输入电能，将220V交流电转为直流电，具有精确调控电流大小及改变电流方向的功能，并将调节后的电流通过导线6输出给电磁铁组1和电磁铁板8。
进一步的，所述电磁铁板8粘贴于模拟试样5的周围或内部，把从控制台3输入的电流转换为磁力，该磁力作用于模拟岩石试样5中的磁粉，使模拟岩石试样5整体受到拉力或压力，试样整体受压或受拉的状态即为应力饱和状态。
进一步的，每两个电磁铁板8，在磁极相同的情况下两磁板相互排斥，该排斥力作用于模拟岩石试样5可视为作用于模拟岩石试样5整体和电磁铁板8所在面的拉力；在磁极相反的情况下两磁极相互吸引，该情况下磁力作用于模拟岩石试样5可视为作用于模拟岩石试样5电磁铁板8所在面的压力。
进一步的，通过电磁铁板8的电流强度和方向，可由控制台3控制并可瞬间内完成：增强→中断→改变电流方向，这一过程，即加载到卸载瞬间完成，甚至产生拉力。可模拟爆破工程中的岩石受到空气挤压、压力瞬间卸除，瞬间完成加载至卸载的破坏模式。
进一步的，通过电磁铁板8的电流强度和方向，可由控制台3控制并可逐级递增和逐级递减，完成分级加载和分级卸载。使实验所求的弹性模量减少误差，同时验证材料是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
进一步的，把从控制台3输入的电流转换为磁力，电磁铁组1中的各电磁铁模块产生的磁场相互影响，也可与电磁铁板8产生的磁场相互影响。使电磁铁组1和电磁铁板8整体提供一个可调节的可变磁场11。在该磁场中，模拟岩石试样5的各层、各区块磁粉受到的磁力可用于模拟岩石在原环境中不同层面、区块受到的不同应力。
进一步的，所述电磁铁组1中的各电磁铁模块数量、线圈匝数、铁芯材料和电流强度均不受限制，因此可提供较大范围的磁力，极大提高测试限度。
进一步的，所述电磁铁组1可与电磁铁板8同时布置于模拟岩石试样5的表面或内部。提供更复杂的磁场，模拟较为复杂的应力情况。
进一步的，所述磁场强度通过控制台3输出的电流精确控制，电流强度和方向由控制台3的电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell计算获得。
进一步的，所述的支撑台4，可制成简易的方桌，制作材料不具有磁性，不与电磁铁组1、磁粉材料2、电磁铁板8产生磁力，具有给模拟式样5提供支撑和固定的功能即可。其支撑腿可以伸缩，调整高度。当桌面高度高于模拟岩石试样5高度时，可在桌面放置电磁铁板8，通过磁力使模拟岩石试样5悬浮。其临空状态可模拟原岩石在临空状态下的应力状态。
进一步的，所述支撑台4的支撑台桌面内部具有磁场监控装置13。
进一步的，所述磁场监控装置13，能够监测模拟岩石试样5内部的磁场分布情况，并将数据传输给控制台3，由控制台3的计算机处理数据，控制台3能够将磁场分布情况通过磁感线表示，并由图像呈现在显示器上。
进一步的，所述声波探测器9，具有发射声波和接收反射声波，并将反射声波处理为声波信号的功能。探测对象为模拟式样5，在实验过程中不断向模拟试样5发射声波，声波在接触到向模拟试样5内部不同位置时，反射声波会根据模拟试样5内部破坏情况产生改变，从而定位破坏位置，探测出实验过程中模拟式样5各层、各区块的破坏情况，将反射声波接收并转为探测信号传输给控制台3，由计算机处理信号，将结果由图像呈现，即可实时观察到向模拟试样5内部的破坏点、最先破坏位置等破坏情况。
进一步的，所述的声波探测器9，可在实验之前探测岩石试样的内部构造与密度，为制作模拟岩石试样5提供依据。可在模拟岩石试样5制作完成后探测模拟岩石试样5的内部构造与密度，与原岩石试样进行比对，提高模拟岩石试样5的还原度，降低实验误差。
进一步的，所述的应力片10，根据实验要求制作模拟岩石试样5时，在特定位置埋入应力片10。应力片10能在实验过程中能准确反映其所在位置的应力大小，通过与控制台3的电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell计算结果比对后可微调所施加的应力，使施加在模拟岩石试样5上的磁力更加精确，还原度更高，提高实验精度。
进一步的，所述的制作模拟岩石试样的模具12，制作材料应由不具磁性的钢材制成上部开口、四周和底部密封的模具，形状和大小不固定，可根据岩石试样调整定制。在内部需要涂油，方便取出模拟岩石试样5。可由下至上分层、分区块浇筑填充磁粉材料2的混凝土。模拟岩石试样5中的层面和区块可用塑料挡板控制，并在混凝土即将凝固前取出，使模拟岩石试样5形成一个整体。
进一步的，所述的制作模拟岩石试样5，制作材料可用填充磁粉材料2的混凝土，也可在其中掺入适量的原岩材质。提高模拟岩石试样5的还原度，提高实验精度。
进一步的，所述的磁场监控装置13，通过监控模拟岩石试样5内的磁场分布情况，得到各层、各区块的磁场强度。以此监控结果为参考，通过控制台3微调电流强度，调整磁场分布状态，得到更加合理的磁场分布状态。提高模拟岩石应力状态的还原度。
实施例2：
图3所示，根据岩石试样的每个区块的物理力学性质，确定了磁粉材料分区块布置共分为四个区块。按照一定的顺序，浇筑填充磁粉材料的混凝土，模拟岩石试样中的层面和区块可用塑料挡板控制，并在混凝土即将凝固前取出，使模拟岩石试样形成一个整体。
实际工程中的岩石样本区块化严重，也可根据改变不同层面、区块的磁粉密度做出更加复杂的模拟岩石试样。
图2所示，图2中的电磁铁组1是一种提供辅助磁场的设备，当所模拟的应力条件较复杂，不能通过调节区块磁粉密度和布置电磁铁板8来满足，需在模拟岩石式样5的周围或者内部放置电磁铁组1，通过电磁铁组1中的各电磁铁模块产生的磁场相互影响，使电磁铁组1整体提供一个可调节的可变磁场，如图4，在该磁场中模拟岩石试样的各层、各区块磁粉收到的磁力可用于模拟岩石在原环境中不同层面、区块收到的不同应力。
图1所示，将声波探测器9放置在模拟式样5的一侧，并将探测器对准该侧面的中心，用导线6连接至控制台3。
图1所示的声波探测器9，在实验过程中不断向模拟岩石试样5发射声波。
反射声波会根据模拟岩石试样5内部破坏情况产生改变，从而定位破坏位置，探测出实验过程中模拟岩石式样5各层、各区块的破坏情况。
将反射声波接收并转为探测信号传输给控制台3，计算机处理结果由图像呈现，即可实时观察到向模拟试样5内部的破坏点、最先破坏位置等破坏情况。获取岩石破坏发生的变化规律，从而合理揭示不同类型岩石破坏的形成机制、影响因素和演化规律，为建立各种工况下岩体风险的合理评估和准确预测方法以及可靠的防控方法提供科学依据。
图5所示为模拟岩石试样悬空状态示意图，具体操作过程如下，将支撑台高度调至高于试样高度，并在支撑台台面放置电磁铁板，通过磁力使模拟岩石试样悬空。根据模拟条件，可在模拟岩石试样的四周或内部布置电磁板和电磁铁组。
本发明的工作过程和工作原理：
1.仅用电磁铁板为：在制备模拟岩石试样时，仅埋入应力片，不布置电磁铁组。每两个电磁铁板，在磁极相同的情况下两磁板相互排斥，该排斥力作用于模拟岩石试样可视为作用于模拟岩石试样整体和电磁铁板所在面的拉力；在磁极相反的情况下两磁极相互吸引，该情况下磁力作用于模拟岩石试样可视为作用于模拟岩石试样电磁铁板所在面的压力。
2.仅用电磁铁组：在制备模拟岩石试样时，埋入应力片。可在模拟岩石试样内部或周围布置电磁铁组。提供一个可调节的可变磁场。在该磁场中，模拟岩石试样的各层、各区块磁粉受到的磁力可用于模拟岩石在原环境中不同层面、区块受到的不同应力。
3.电磁铁板和电磁铁组同时使用：在制备模拟岩石试样时，埋入应力片。可在模拟岩石试样内部或周围布置电磁铁组，并在周围布置电磁铁板。电磁铁板和电磁铁组同时使用，可大大增强磁场强度，并具有方案1和方案2的全部功能。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征其在于：它包括支撑台（4），所述支撑台（4）上支撑放置有模拟岩石试样（5），所述模拟岩石试样（5）内部混入有磁粉材料（2），所述模拟岩石试样（5）的内部布置有多个电磁铁组（1），在模拟岩石试样（5）的外表面或者内部设置有多个电磁铁板（8），所述电磁铁板（8）和电磁铁组（1）都通过导线（6）与控制台（3）相连；所述模拟岩石试样（5）的内部布置有应力片（10），所述应力片（10）通过信号线与控制台（3）相连；所述支撑台（4）内部安装有磁场监控装置（13）；所述模拟岩石试样（5）与声波探测器（9）相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述磁粉材料（2）采用具有磁性的材料制成，并制作成小颗粒；其颗粒大小和颗粒外形结构根据模拟的岩石调整，进而改变磁力大小和方向，模拟岩石在不同层面、不同区块所受到的不同应力。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述磁粉材料（2）搅拌在混凝土中，制成模拟岩石试样（5），所述模拟岩石试样（5）中各层、各区块的磁粉密度、磁粉种类可在制作过程中调节，模拟岩石各层、各区块的不同物理力学性质。
4.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述控制台（3）内部安装有计算机，所述电磁铁板（8）和电磁铁组（1）通过电源（7）进行供电，并通过计算机精确调控电流大小及改变电流方向，所述计算机与显示器相连，所述控制台（3）上设置有用于屏蔽电磁干扰的电磁屏蔽罩，所述计算机安装有电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell。
5.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：每两个所述电磁铁板（8），在磁极相同的情况下两磁板相互排斥，该排斥力作用于模拟岩石试样（5）可视为作用于模拟岩石试样（5）整体和电磁铁板（8）所在面的拉力；在磁极相反的情况下两磁极相互吸引，该情况下磁力作用于模拟岩石试样（5）可视为作用于模拟岩石试样（5）上电磁铁板（8）所在面的压力。
6.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述电磁铁板（8）的电流强度和方向，由控制台（3）控制并可瞬间内完成，增强→中断→改变电流方向，这一过程，可模拟爆破工程中的岩石受到空气挤压、压力瞬间卸除，瞬间完成加载至卸载的破坏模式。
7.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述电磁铁组（1）中的各电磁铁模块数量、线圈匝数、铁芯材料和电流强度均不受限制；电磁铁组（1）和电磁铁板（8）能够同属布置于模拟岩石试样（5）的表面或内部；提供更复杂的磁场，模拟较为复杂的应力情况。
8.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述支撑台（4）采用非磁性材料制成，不与电磁铁组（1）、磁粉材料（2）和电磁铁板（8）之间产生磁力作用，所述支撑台（4）的支撑腿可以伸缩，调整高度；当桌面高度高于模拟岩石试样（5）高度时，在桌面放置电磁铁板（8），通过磁力使模拟岩石试样（5）悬浮；其临空状态可模拟原岩石在临空状态下的应力状态。
9.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述磁场监控装置（13）用于监测模拟岩石试样（5）内部的磁场分布情况，并将数据传输给控制台（3），由控制台（3）的计算机处理数据，并由控制台（3）将磁场分布情况通过磁感线表示，并由图像呈现在显示器上；
所述声波探测器（9）能够发射声波和接收反射声波，并将反射声波处理为声波信号，探测对象为模拟式样（5），在实验过程中不断向模拟试样（5）发射声波，声波在接触到向模拟试样（5）内部不同位置时，反射声波会根据模拟试样（5）内部破坏情况产生改变，从而定位破坏位置，探测出实验过程中模拟式样（5）各层、各区块的破坏情况，将反射声波接收并转为探测信号传输给控制台（3），由计算机处理信号，将结果由图像呈现，实时观察到向模拟试样（5）内部的破坏点、最先破坏位置等破坏情况；
所述声波探测器（9）在实验之前探测岩石试样的内部构造与密度，为制作模拟岩石试样（5）提供依据；在模拟岩石试样（5）制作完成后探测模拟岩石试样（5）的内部构造与密度，与原岩石试样进行比对，提高模拟岩石试样（5）的还原度，降低实验误差。
10.根据权利要求1所述的一种采用电磁铁与磁粉的作用力模拟岩石受力情况的装置，其特征在于：所述应力片（10）在实验过程中反映其所在位置的应力大小，通过与控制台（3）的电磁铁虚拟仿真软件Ansoft Maxwell计算结果比对后可微调所施加的应力，使施加在模拟岩石试样（5）上的磁力更加精确；
所述模拟岩石试样（5）采用模具（12）制作而成，所述模具（12）由不具磁性的钢材制成上部开口、四周和底部密封的模具，在模具（12）内部需要涂油；
所述模拟岩石试样（5）由下至上分层、分区块浇筑填充磁粉材料（2）的混凝土，模拟岩石试样（5）中的层面和区块用塑料挡板控制，并在混凝土即将凝固前取出，使模拟岩石试样（5）形成一个整体；
所述模拟岩石试样（5）制作材料用填充磁粉材料（2）的混凝土，也可在其中掺入适量的原岩材质。
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