CN115639350A - 一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法，其装置包括底座、可移动试验箱、升降机构、牵引机构、上限位板；底座上安装有导向组件，底座上转动连接有摇臂；导向组件上滑动连接有滑动试件板；可移动试验箱通过支架放置在底座上，滑动试件板可滑动伸入至可移动试验箱内；可移动试验箱内放置有第一承压板；可移动试验箱内可拆卸连接有第二承压板、测量板；升降机构安装在底座上；升降机构的升降端伸入至可移动试验箱内；牵引机构安装在底座上；上限位板通过升降拉杆安装在摇臂上。本发明可重复模拟岩层垮落来测定碎胀系数，通过便捷的室内试验研究可以得出初始碎胀系数和压实碎胀系数，操作简单便捷、节约成本，安全高效。

Description

一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，特别是涉及一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法。

背景技术

碎胀特性是岩石的一项重要性质，在煤炭开采、地下空间利用等重大工程中具有重要的作用。在煤矿开采过程中，随着煤层的不断采出，采场后方上覆岩层逐层垮落充填采空区，垮落带破碎岩石在上覆岩层直接作用下具有一定压实性，自下而上形成一种天然支护，而碎胀系数作为表现岩石碎胀特性的参数，直接影响了采空区岩石垮落后的支护效果。

岩石从不同高度垮落下形成的堆积体是不同的，其直接影响岩石的碎胀性，也就影响采空区岩石垮落的支护效果。真实情况下岩层垮落后的碎胀系数又难以测定，或者是测量过程繁琐且艰难，成本也会较高。

为此，提出一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置及方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，包括：

底座，所述底座上安装有导向组件，所述底座上转动连接有摇臂；所述导向组件上滑动连接有滑动试件板；

可移动试验箱，所述可移动试验箱通过支架放置在所述底座上，所述滑动试件板可滑动伸入至所述可移动试验箱内；所述可移动试验箱内可拆卸连接有第一承压板、第二承压板、测量板；

升降机构，所述升降机构安装在所述底座上，并且位于所述可移动试验箱下方；所述升降机构的升降端伸入至所述可移动试验箱内；

牵引机构，所述牵引机构安装在所述底座上，用于牵引所述滑动试件板；

上限位板，所述上限位板通过升降拉杆安装在所述摇臂上。

优选的，所述导向组件包括固定安装在所述底座上的滑动支架，所述滑动支架的顶面两端固接有侧限位板；两所述侧限位板与所述可移动试验箱靠近所述滑动支架的侧壁垂直设置。

优选的，所述可移动试验箱的侧壁开设有两贯通凹槽和两非贯通凹槽；两所述贯通凹槽相对设置，两所述非贯通凹槽相对设置；并且两所述贯通凹槽和两所述非贯通凹槽、所述滑动试件板位于同一平面；

两所述贯通凹槽与所述滑动试件板相对设置；所述滑动试件板贯穿其中一个所述贯通凹槽，并且所述滑动试件板的两端与两所述非贯通凹槽滑动接触。

优选的，所述支架包括若干固接在所述底座顶面上的支撑腿，若干所述支撑腿顶部固接有限位固定板；所述限位固定板上贯通开设有限位槽；所述可移动试验箱放置在所述支撑腿上，并且位于所述限位槽内。

优选的，所述升降机构包括伺服电机固定底座，所述伺服电机固定底座通过第一螺栓安装在所述底座上，所述伺服电机固定底座上固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上连接有升降器，所述升降器位于所述可移动试验箱的下方；所述升降器的伸缩端伸入至所述可移动试验箱内。

优选的，所述牵引机构包括牵引支架、变速电机；所述牵引支架和所述变速电机均安装在所述底座上，所述牵引支架位于所述滑动支架远离所述可移动试验箱的一侧；所述牵引支架上安装有导向滑轮，所述变速电机输出轴的驱动轮上安装有牵引绳，所述牵引绳与所述导向滑轮滚动接触，所述牵引绳与所述滑动试件板远离所述可移动试验箱的一端可拆卸连接。

优选的，所述升降拉杆包括拉杆本体，所述拉杆本体通过连接承重螺栓活动安装在所述摇臂上，所述摇臂与所述拉杆本体之间安装有止动螺栓；

所述拉杆本体外套设有用于调节所述拉杆本体两端部长度的拉杆转动手柄，所述拉杆本体底部通过拉杆实心轴承安装有拉杆实心轴承底座；所述拉杆实心轴承底座通过第二螺栓安装在所述上限位板顶面上。

优选的，所述牵引支架与所述底座之间固接有若干加强板。

优选的，所述底座上固定安装有摇臂底座，所述摇臂底部通过摇臂实心轴承安装在所述摇臂底座上。

本发明还提供一种室内模拟不同高度垮落下测量碎胀性的方法，包括以下步骤：

步骤一、将第一承压板放入可移动试验箱内；

步骤二、将升降机构和牵引机构通电，使用升降机构带动第一承压板上升至设定垮落高度；

步骤三、将滑动试件板插入至可移动试验箱内，并在滑动试件板上放置所需试件；

步骤四、转动摇臂，调节升降拉杆，使得上限位板紧贴试件；

步骤五、启动牵引装置，按照设定牵引速度将滑动试件板抽出；

步骤六、调节升降拉杆和摇臂，将上限位板移出可移动试验箱；

步骤七、将测量板放入可移动试验箱内，用测量工具在测量板上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱顶部箱口的距离，并取平均值

步骤八、计算试件垮落后形成的高度；

步骤九、当测量以单层进行垮落的初始碎胀系数时，测量垮落体的长宽，计算初始碎膨胀系数；然后重复步骤三至步骤九，计算平均初始碎膨胀系数作为此垮落高度下的初始碎膨胀系数的值；

当测量以双层及以上进行垮落的初始碎胀系数时，通过升降机构带动堆积体下降至设定高度；然后重复步骤三至步骤六进行第二层的垮落；垮落完成后将测量板放入可移动试验箱内，用测量工具在测量板上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱顶部箱口的距离，取平均值

计算此时的碎膨胀系数k_s；然后通过升降机构带动第一承压板降至可移动试验箱底部，然后将可移动试验箱搬到加压实验装置上，将第二承压板放到可移动试验箱内进行加压实验，加载后取出第二承压板，将测量板放入可移动试验箱内，用测量工具在测量板上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱顶部箱口的距离，取平均值

计算此时的碎膨胀系数K_P；重复上述步骤进行若干次试验，分别得出

作为试验结果。

本发明公开了以下技术效果：

本发明通过升降机构带动位于可移动试验箱底部的第一承压板升降，实现对模拟的垮落高度进行调节，通过牵引机构带动滑动试件板滑动，实现对模拟的开采速度进行调节，可以实现多种工况下的岩层垮落模拟试验；

本发明可以重复模拟岩层垮落来测定碎胀系数，通过便捷的室内试验研究可以得出初始碎胀系数和压实碎胀系数，操作简单便捷、节约成本，安全高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体图；

图2为本发明中升降机构的安装示意图；

图3为本发明中升降拉杆、摇臂、上限位板的安装示意图；

图4为本发明中升降器与可移动试验箱的安装示意图；

其中，1、底座；2、摇臂；3、连接承重螺栓；4、止动螺栓；5、升降拉杆； 51、拉杆转动手柄；52、拉杆实心轴承；53、第二螺栓；54、拉杆实心轴承底座； 6、上限位板；7、第一承压板；8、第二承压板；9、测量板；10、升降机构；101、伺服电机；102、伺服电机固定底座；103、第一螺栓；104、升降器；11、可移动试验箱；12、限位固定板；13、支撑腿；14、侧限位板；15、滑动支架；16、滑动试件板；17、牵引绳；18、导向滑轮；19、变速电机；20、牵引支架；21、加强板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1-4，本发明提供一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，包括：

底座1，底座1上安装有导向组件，底座1上转动连接有摇臂2；导向组件上滑动连接有滑动试件板16；底座1包括底座承台和底座支撑腿，底座支撑腿固接在底座承台底部，用于抬高底座承台，底座承台用于安装各零部件，为装置内的各零部件提供稳固的支撑；

可移动试验箱11，可移动试验箱11通过支架放置在底座1上，滑动试件板16可滑动伸入至可移动试验箱11内；可移动试验箱11内可拆卸连接有第一承压板7、第二承压板8、测量板9；

升降机构10，升降机构10安装在底座1上，并且位于可移动试验箱11下方；升降机构10的升降端伸入至可移动试验箱11内；

牵引机构，牵引机构安装在底座1上，用于牵引滑动试件板16；

上限位板6，上限位板6通过升降拉杆5安装在摇臂2上；如此设置，通过转动摇臂2带动上限位板6进行移动，通过升降拉杆5带动上限位板6升降，实现上限位板6的位置调节，便于进行模拟试验；通过升降机构10带动位于可移动试验箱11底部的第一承压板7升降，实现对模拟的垮落高度进行调节，通过牵引机构带动滑动试件板16滑动，实现对模拟的开采速度进行调节，可以实现多种工况下的岩层垮落模拟试验；本发明可以重复模拟岩层垮落来测定碎胀系数，通过便捷的室内试验研究可以得出初始碎胀系数和压实碎胀系数，操作简单便捷、节约成本，安全高效。

进一步优化方案，导向组件包括固定安装在底座1上的滑动支架15，滑动支架15的顶面两端固接有侧限位板14；两侧限位板14与可移动试验箱11靠近滑动支架15的侧壁垂直设置；如此设置，通过两侧限位板14对滑动试件板16 的两侧进行限位，防止滑动试件板16沿抽出时，受力不均左右摇晃。

进一步优化方案，可移动试验箱11的侧壁开设有两贯通凹槽和两非贯通凹槽；两贯通凹槽相对设置，两非贯通凹槽相对设置；并且两贯通凹槽和两非贯通凹槽、滑动试件板16位于同一平面；

两贯通凹槽与滑动试件板16相对设置；滑动试件板16贯穿其中一个贯通凹槽，并且滑动试件板16的两端与两非贯通凹槽滑动接触；如此设置，滑动试件板16可沿贯穿凹槽滑动插入可移动试验箱11内，并且在滑动过程中滑动试件板 16沿两非贯通凹槽平稳地滑动，提高试验便捷性。

进一步优化方案，支架包括若干固接在底座1顶面上的支撑腿13，若干支撑腿13顶部固接有限位固定板12；限位固定板12上贯通开设有限位槽；可移动试验箱11放置在支撑腿13上，并且位于限位槽内；限位固定板12一方面可以防止可移动试验箱11工作时有扰动，另一方面使得可移动试验箱11可自由拿取，并且放置在限位槽内进行限位，提高使用便捷性。

进一步优化方案，升降机构10包括伺服电机固定底座102，伺服电机固定底座102通过第一螺栓103安装在底座1上，伺服电机固定底座102上固定安装有伺服电机101，伺服电机101的输出轴上连接有升降器104，升降器104位于可移动试验箱11的下方；升降器104的伸缩端伸入至可移动试验箱11内；可移动试验箱11底部开设有避让孔，升降器104的伸缩端贯穿避让孔并伸入至可移动试验箱11内；且在试验前，升降器104的伸缩端与可移动试验箱11内腔底部平齐；

伺服电机101与升降器104的设置形成了电动四台联动同步精密丝杠升降机，可带动可移动试验箱11内放置的第一承压板7升降，实现对模拟的垮落高度进行调节。

进一步优化方案，牵引机构包括牵引支架20、变速电机19；牵引支架20 和变速电机19均安装在底座1上，牵引支架20位于滑动支架15远离可移动试验箱11的一侧；牵引支架20上安装有导向滑轮18，变速电机19的输出轴上安装有驱动轮，驱动轮上安装有牵引绳17，牵引绳17与导向滑轮18滚动接触，牵引绳17与滑动试件板16远离可移动试验箱11的一端可拆卸连接；

如此设置，变速电机19输出轴上的驱动轮用于带动牵引绳17收放，通过变速电机19输出动力，通过牵引绳17带动滑动试件板16移动，可通过调节变速电机19的输出力矩调节滑动试件板16的移动速度，进而实现不同开采速度的模拟。

进一步优化方案，升降拉杆5包括拉杆本体，拉杆本体通过连接承重螺栓3 活动安装在摇臂2上，摇臂2与拉杆本体之间安装有止动螺栓4；拉杆本体外套设有用于调节拉杆本体两端部长度的拉杆转动手柄51，拉杆本体包括两拉杆段，其中一个拉杆段上开设有螺纹槽，拉杆转动手柄51套设在两拉杆段外，且与其中一个拉杆段转动连接，与另一个拉杆段螺纹连接；拉杆本体底部通过拉杆实心轴承52安装有拉杆实心轴承底座54；拉杆实心轴承底座54通过第二螺栓53安装在上限位板6顶面上；如此设置，通过转动拉杆转动手柄51调节拉杆本体两端部的间距，实现对升降拉杆5整体的高度调节，进而实现带动上限位板6升降，上限位板6与升降拉杆5转动连接，便于调节上限位板6的位置，使得上限位板 6可伸入至可移动试验箱11内。

进一步优化方案，牵引支架20与底座1之间固接有若干加强板21。

进一步优化方案，底座1上固定安装有摇臂底座，摇臂2底部通过摇臂实心轴承安装在摇臂底座上。

本发明还提供一种室内模拟不同高度垮落下测量碎胀性的方法，用于测量以同一速度开采顶板从不同高度以单层进行垮落的初始碎胀系数，包括以下步骤：

步骤一、将第一承压板7放入可移动试验箱11内；

步骤二、将升降机构10和牵引机构通电，使用升降机构10带动第一承压板 7上升至设定垮落高度h；

根据公式：H＝H₀-h；

其中，H₀为滑动试件板16上表面距第一承压板7上表面的距离；(此时第一承压板7位于可移动试验箱11底部；

h为从滑动试件板16的上表面到第一承压板7的上表面的距离；

H为第一承压板7所要升高的距离；

计算得出H，并向升降机构10的控制面板输入H值，即可获得所需垮落高度h值；

步骤三、待升高至预设高度H后，将滑动试件板16插入至可移动试验箱11 内，并在滑动试件板16上放置所需试件；

步骤四、转动摇臂2，使得上限位板6位于可移动试验箱11正上方，调节升降拉杆5，使得上限位板6紧贴试件；通过上限位板6的紧贴设置实现模拟真实情况下，顶板对岩石垮落影响的模拟；

步骤五、启动牵引装置，按照设定的固定牵引速度将滑动试件板16抽出；

步骤六、调节升降拉杆5和摇臂2，将上限位板6移出可移动试验箱11；

步骤七、将测量板9放入可移动试验箱11内，用测量工具在测量板9上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱11顶部箱口的距离，并取平均值

步骤八、根据公式：

计算试件垮落后形成的高度；

其中，h_a为可移动试验箱11箱口距滑动试件板16上表面的距离，这个距离是固定的；

h_c为测量板9的厚度；

默认垮落后试件高度未超过可移动试验箱11顶部箱口；若超过箱门通过改变算法即可进行计算，此处不再赘述；

步骤九、测量垮落体的长宽，计算初始碎膨胀系数；单层垮落由于试件数量较少，而垮落之后试件可能会有堆积，这就造成跨落后在第一承压板7的四周可能会有很大的空隙，这时就需要测量垮落体的长宽，长y宽x都基于最外侧的试件为准以次测量；分别取

作为该组的垮落体的长宽。此时的初始碎胀系数满足以下公式

其中，

质量密度公式，这是对于试件是已知的；通过公式计算得出初始碎膨胀系数；

在该垮落高度h的情况下，重复步骤三至步骤九，计算平均初始碎膨胀系数

作为此垮落高度下的初始碎膨胀系数的值。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1是以同一速度开采顶板从不同高度以单层进行垮落，而本实施例用于测量以同一速度开采顶板从不同的高度以两层及以上情况下进行垮落的初始碎胀系数，包括以下步骤：

步骤一、将第一承压板7放入可移动试验箱11内；

步骤二、将升降机构10和牵引机构通电，使用升降机构10带动第一承压板 7上升至设定垮落高度h；

根据公式：H＝H₀-h；；

其中，H₀为滑动试件板16上表面距第一承压板7上表面的距离；(此时第一承压板7位于可移动试验箱11底部；

h为从滑动试件板16的上表面到第一承压板7的上表面的距离；

H为第一承压板7所要升高的距离；

计算得出H，并向升降机构10的控制面板输入H值，即可获得所需垮落高度h值；

步骤三、将滑动试件板16插入至可移动试验箱11内，并在滑动试件板16 上放置所需试件；

步骤四、转动摇臂2，调节升降拉杆5，使得上限位板6紧贴试件；

步骤五、启动牵引装置，按照设定牵引速度将滑动试件板16抽出；

步骤六、调节升降拉杆5和摇臂2，将上限位板6移出可移动试验箱11；

步骤七、将测量板9放入可移动试验箱11内，用测量工具在测量板9上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱11顶部箱口的距离，并取平均值

步骤八、根据公式：

计算试件垮落后形成的高度；

其中，h_a为可移动试验箱11箱口距滑动试件板16上表面的距离，这个距离是固定的；

h_c为测量板9的厚度；

默认垮落后试件高度未超过可移动试验箱11顶部箱口；若超过箱门通过改变算法即可进行计算，此处不再赘述；

步骤九、通过升降机构10的控制面板输入h_b值带动堆积体下降至设定高度；这一步是因为第一层垮落后在第一承压板7形成h_b高度的堆积体，这使得在第二层垮落时的垮落高度不是h,所以需要向下降低h_b就能保证跨落高度还是h；

然后重复步骤三至步骤六进行第二层的垮落；垮落完成后将测量板9放入可移动试验箱11内，用测量工具在测量板9上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱11顶部箱口的距离，取平均值

然后根据公式：

H_B为试件两层垮落后形成的高度；并通过

计算此时的碎膨胀系数k_s；

其中，X、Y分别为可移动试验箱11的内径，作为已知量；

m为试件的质量；p试件的密度；m、p也是作为已知量。

然后通过升降机构10带动第一承压板7降至可移动试验箱11底部，然后将可移动试验箱11搬到加压实验装置上，将第二承压板8放到可移动试验箱11 内进行加压实验，加载后取出第二承压板8，将测量板9放入可移动试验箱11 内，用测量工具在测量板9上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱11 顶部箱口的距离，取平均值

根据公式：

计算此时的碎膨胀系数K_P；

其中，H_D为压实后试件的高度；

H₀为滑动试件板16上表面距第一承压板7上表面的距离(此时第一承压板 7位于可移动试验箱11底部)；

h_a为可移动试验箱11的箱口距滑动试件板16上表面的距离；

v可根据质量密度公式

获得；X、Y分别为可移动试验箱11的内径，作为已知量。

重复上述步骤进行若干次试验，分别得出

作为试验结果；

如果是模拟三层，只需在以上试验步骤后加入以下步骤即可：通过升降机构 10的控制面板输入H_B-h_b值带动堆积体下降至设定高度。

实施例3

本实施例用于以不同速度开采顶板从相同的高度以单层进行垮落的初始碎胀系数；本实施例与实施例1的不同之处在于，变量为牵引机构的速度，升降高度保持不变。

实施例4

本实施例用于以不同速度开采顶板从同一高度以两层及以上垮落进而进行测量；本实施例与实施例2的不同之处在于，变量为牵引机构的速度，升降高度保持不变。

实施例5

本实施例用于以不同速度开采顶板从不同高度以单层进行垮落的初始碎胀系数垮落进而进行测量；本实施例与实施例1的不同之处在于，牵引机构的速度以及升降高度均为变量。

实施例6

本实施例用于以不同速度开采顶板从不同高度以两层及以上进行垮落的初始碎胀系数垮落进而进行测量；本实施例与实施例2的不同之处在于，牵引机构的速度以及升降高度均为变量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于，包括：

底座(1)，所述底座(1)上安装有导向组件，所述底座(1)上转动连接有摇臂(2)；所述导向组件上滑动连接有滑动试件板(16)；

可移动试验箱(11)，所述可移动试验箱(11)通过支架放置在所述底座(1)上，所述滑动试件板(16)可滑动伸入至所述可移动试验箱(11)内；所述可移动试验箱(11)内可拆卸连接有第一承压板(7)、第二承压板(8)、测量板(9)；

升降机构(10)，所述升降机构(10)安装在所述底座(1)上，并且位于所述可移动试验箱(11)下方；所述升降机构(10)的升降端伸入至所述可移动试验箱(11)内；

牵引机构，所述牵引机构安装在所述底座(1)上，用于牵引所述滑动试件板(16)；

上限位板(6)，所述上限位板(6)通过升降拉杆(5)安装在所述摇臂(2)上。

2.根据权利要求1所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述导向组件包括固定安装在所述底座(1)上的滑动支架(15)，所述滑动支架(15)的顶面两端固接有侧限位板(14)；所述滑动试件板(16)沿两所述侧限位板(14)滑动连接；两所述侧限位板(14)与所述可移动试验箱(11)靠近所述滑动支架(15)的侧壁垂直设置。

3.根据权利要求1所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述可移动试验箱(11)的侧壁开设有两贯通凹槽和两非贯通凹槽；两所述贯通凹槽相对设置，两所述非贯通凹槽相对设置；并且两所述贯通凹槽和两所述非贯通凹槽、所述滑动试件板(16)位于同一平面；

两所述贯通凹槽与所述滑动试件板(16)相对设置；所述滑动试件板(16)贯穿其中一个所述贯通凹槽，并且所述滑动试件板(16)的两端与两所述非贯通凹槽滑动接触。

4.根据权利要求1所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述支架包括若干固接在所述底座(1)顶面上的支撑腿(13)，若干所述支撑腿(13)顶部固接有限位固定板(12)；所述限位固定板(12)上贯通开设有限位槽；所述可移动试验箱(11)放置在所述支撑腿(13)上，并且位于所述限位槽内。

5.根据权利要求4所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述升降机构(10)包括伺服电机固定底座(102)，所述伺服电机固定底座(102)通过第一螺栓(103)安装在所述底座(1)上，所述伺服电机固定底座(102)上固定安装有伺服电机(101)，所述伺服电机(101)的输出轴上连接有升降器(104)，所述升降器(104)位于所述可移动试验箱(11)的下方；所述升降器(104)的伸缩端伸入至所述可移动试验箱(11)内。

6.根据权利要求2所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述牵引机构包括牵引支架(20)、变速电机(19)；所述牵引支架(20)和所述变速电机(19)均安装在所述底座(1)上，所述牵引支架(20)位于所述滑动支架(15)远离所述可移动试验箱(11)的一侧；所述牵引支架(20)上安装有导向滑轮(18)，所述变速电机(19)输出轴的驱动轮上安装有牵引绳(17)，所述牵引绳(17)与所述导向滑轮(18)滚动接触，所述牵引绳(17)与所述滑动试件板(16)远离所述可移动试验箱(11)的一端可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述升降拉杆(5)包括拉杆本体，所述拉杆本体通过连接承重螺栓(3)活动安装在所述摇臂(2)上，所述摇臂(2)与所述拉杆本体之间安装有止动螺栓(4)；

所述拉杆本体外套设有用于调节所述拉杆本体两端部长度的拉杆转动手柄(51)，所述拉杆本体底部通过拉杆实心轴承(52)安装有拉杆实心轴承底座(54)；所述拉杆实心轴承底座(54)通过第二螺栓(53)安装在所述上限位板(6)顶面上。

8.根据权利要求6所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述牵引支架(20)与所述底座(1)之间固接有若干加强板(21)。

9.根据权利要求1所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于：所述底座(1)上固定安装有摇臂底座，所述摇臂(2)底部通过摇臂实心轴承安装在所述摇臂底座上。

10.一种室内模拟不同高度垮落下测量碎胀性的方法，基于权利要求1-9任一项所述的模拟不同高度垮落下测量碎胀性的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将第一承压板(7)放入可移动试验箱(11)内；

步骤二、将升降机构(10)和牵引机构通电，使用升降机构(10)带动第一承压板(7)上升至设定垮落高度；

步骤三、将滑动试件板(16)插入至可移动试验箱(11)内，并在滑动试件板(16)上放置所需试件；

步骤四、转动摇臂(2)，调节升降拉杆(5)，使得上限位板(6)紧贴试件；

步骤五、启动牵引装置，按照设定牵引速度将滑动试件板(16)抽出；

步骤六、调节升降拉杆(5)和摇臂(2)，将上限位板(6)移出可移动试验箱(11)；

步骤七、将测量板(9)放入可移动试验箱(11)内，用测量工具在测量板(9)上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱(11)顶部箱口的距离，并取平均值

步骤八、计算试件垮落后形成的高度；

步骤九、当测量以单层进行垮落的初始碎胀系数时，测量垮落体的长宽，计算初始碎膨胀系数；然后重复步骤三至步骤九，计算平均初始碎膨胀系数作为此垮落高度下的初始碎膨胀系数的值；

当测量以双层及以上进行垮落的初始碎胀系数时，通过升降机构(10)带动堆积体下降至设定高度；然后重复步骤三至步骤六进行第二层的垮落；垮落完成后将测量板(9)放入可移动试验箱(11)内，用测量工具在测量板(9)上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱(11)顶部箱口的距离，取平均值

计算此时的碎膨胀系数k_s；然后通过升降机构(10)带动第一承压板(7)降至可移动试验箱(11)底部，然后将可移动试验箱(11)搬到加压实验装置上，将第二承压板(8)放到可移动试验箱(11)内进行加压实验，加载后取出第二承压板(8)，将测量板(9)放入可移动试验箱(11)内，用测量工具在测量板(9)上选取若干点，分别测出若干点与可移动试验箱(11)顶部箱口的距离，取平均值

计算此时的碎膨胀系数K_P；重复上述步骤进行若干次试验，分别得出

作为试验结果。

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