CN205176016U - 可调倾角的相似模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

可调倾角的相似模拟实验装置，包括底座、第一液压泵、第二液压泵、第三液压泵、配重块、上加压板、下加压板、挡板、左框架、右框架、左支撑板、右支撑板和底板，底板通过液压支撑机构和铰接机构固定在底座上方，左框架垂直固定在底板的左端，右框架垂直固定在底板的右端，左框架和右框架顶部水平连接有顶框架，顶框架底部铰接有喷头和两个上加压液压缸，两个上加压液压缸均通过第一油管与第一液压泵连接；本实用新型结构紧凑、操作安全，铺填相似材料的效率高，通过支撑液压缸调节倾斜角度，来实现不同倾斜岩层的模拟实验，在岩层物理相似模拟实验研究方面具有广泛的实用性。

Description

可调倾角的相似模拟实验装置

技术领域

本实用新型属于实验仪器设备领域，具体涉及一种可调倾角的相似模拟实验装置。

背景技术

由于地下工程环境的复杂性及难于现场研究的制约，相似模拟实验成为了实现此类岩土、地质及矿山等复杂工程环境再现的一种重要科学研究手段；基于相似模拟理论和不同的研究目的，通过对岩层、硐室、坝体、边坡及巷道等研究内容的相似模拟实验，可以得出相关的技术参数，为实际工程的应用提供依据；而随着地下工程环境的进一步复杂化，对其相似模拟实验装置及实验方法的要求越来越高，而现有相似模拟实验装置在很大程度上难于适应复杂工程环境模拟的需要。

传统的相似模拟实验装置一般只能进行水平岩层面的相似模拟实验，少数可模拟倾斜岩层的相似模拟实验装置，但机架稳定性差，经常造成装填模型的倒塌和滑移，而且模拟装置的倾斜角受限制，不易控制；针对上述问题，如何改进现有的相似模拟实验装置，满足现阶段地质岩层研究的需要，成为亟需解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种安全、平衡效果好并且能够进行具有倾角的岩层模拟实验的可调倾角的相似模拟实验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：可调倾角的相似模拟实验装置，包括底座、第一液压泵、第二液压泵、第三液压泵、配重块、上加压板、下加压板、挡板、左框架、右框架、左支撑板、右支撑板和底板，底板通过液压支撑机构和铰接机构固定在底座上方，左框架垂直固定在底板的左端，右框架垂直固定在底板的右端，左框架和右框架顶部水平连接有顶框架，顶框架底部铰接有喷头和两个上加压液压缸，两个上加压液压缸均通过第一油管与第一液压泵连接，上加压液压缸的伸缩端分别铰接于上加压板上部的左右两侧，上加压板沿左右方向通过燕尾槽结构滑动连接有滑动板，上加压板上表面设有水平校准仪，上加压板下表面设有上压力传感器，上加压板位于左支撑板和右支撑板之间，左支撑板上端边沿与顶框架左端连接,左支撑板下端边沿与底板左端连接，左支撑板固定在左框架的右侧，右支撑板上端边沿与顶框架右端连接,右支撑板下端边沿与底板右端连接，右支撑板固定在右框架的左侧，左支撑板沿长度方向间隔设有一排左销孔，右支撑板上沿长度方向均间隔设有一排右销孔；挡板的左端通过左销轴固定在左销孔内，挡板的右端通过右销轴固定在右销孔内；

底板的上部铰接有两个下加压液压缸，下加压液压缸分别位于底板的左右两侧，两个下加压液压缸均通过第三油管与第三液压泵连接，两个下加压液压缸的伸缩端分别铰接于下加压板底部的左右两侧，下加压板上表面设有下压力传感器；

底座的左侧设有液压绞盘，底板的左端部设有滑轮，液压绞盘上缠绕的绳索通过滑轮的顶部与配重块连接；

液压支撑机构包括支撑液压缸，支撑液压缸位于底座的右侧，支撑液压缸的伸缩端与底板底部铰接，支撑液压缸的固定端均与底座铰接，支撑液压缸通过第二油管与第二液压泵连接；

铰接机构包括铰接板和角度板，铰接板垂直固定在底座的左侧，角度板通过插销铰接在铰接板上部，铰接板的前表面固定有与插销同轴线的角度尺，角度板上部与底板的底部固定连接,角度板的前表面固定有角度指针，角度指针下端指向角度尺的中心并与角度尺配合。

支撑液压缸设有两个。

采用上述技术方案，本实用新型的具体工作过程为：首先确定相似模拟实验中所要填铺的高度以及所需要倾斜角度，然后启动第二液压泵，支撑液压缸的伸缩端向上升起，顶起底板，与此同时观察角度指针所指的角度尺，达到所需要的倾斜角度时，关闭第二液压泵，并固定支撑液压缸，然后按比例铺填各层模拟岩层相似材料，具体操作步骤为：首先根据第一层相似模拟岩层所需要的高度，将挡板两端通过销轴水平固定在左支撑板和右支撑板上的销孔上，挡板、底板、左支撑板和右支撑板之间形成第一岩层铺设空间，然后将第一层模拟岩层相似材料的原料加水搅拌，搅拌均匀后倒入第一层铺设空间，用刮板刮平，刮平后启动第一液压泵和第三液压泵，上加压液压缸伸缩端向下施力于上加压板，下加压液压缸伸缩端向上施力于下加压板，通过水平校准仪对上加压板进行校准，当上加压板处于水平状态时，匀速向下对第一层相似模拟岩层加压，上加压板和下加压板共同压实第一层相似模拟岩层，当上压力传感器和下压力传感器的压力度数达到设定值时，第一层相似模拟岩层即处于压实状态，另外，在需要对相似模拟岩层的湿度调整时，可打开喷头，向相似模拟岩层进行喷水雾，在第一层相似模拟岩层的表面撒上云母片作为隔层，依次类推，直至第二层相似模拟岩层，第三相似模拟岩层……，将各层模拟岩层相似材料铺填完毕，直此完成作业。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型不仅可以进行水平岩层相似模拟实验，还能够满足不同倾斜角度的地质岩层相似模拟实验，在现有技术的相似模拟实验装置基础上，通过两个支撑液压缸对底板进行高度方向上的调节，从而调节倾斜角度，解决了相似模拟实验装置铺填倾斜岩层相似材料的难题，而且在具体实施时，相似材料是水平填铺的，使得模型不会滑移和坍塌，实现装置的倾斜效果，保证了填铺过程中的平衡稳定；通过角度板以及角度指针跟随底板旋转，可通过角度指针指向的角度尺来准确的显示出倾斜的角度，上加压板沿长度方向通过燕尾槽滑动连接有滑动板，当相似模拟岩层的长度大于上加压板的长度时，可将滑动板向外滑动，以补充上加压板的长度，从而对相似模拟岩层进行加压；优选的，支撑液压缸设有两个，可更加稳定牢固进行托举作业；上加压板上设有水平校准仪，用来校准上加压板在进行加压作业时，上加压板是否在水平方向上；上加压板和下加压板共同对相似模拟岩层加压，可让相似模拟岩层压实更加充分；配重块和液压绞盘可用来增加本实用新型左侧向下的力，从而减小了支撑液压缸的作用力，更加合理；顶框架上设有喷头，用于控制相似模拟岩层的湿度。

综上所述，本实用新型结构紧凑、操作安全，铺填相似材料的效率高，通过支撑液压缸调节倾斜角度，来实现不同倾斜岩层的模拟实验，在岩层物理相似模拟实验研究方面具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的可调倾角的相似模拟实验装置，包括底座1、第一液压泵19、第二液压泵2、第三液压泵27、配重块28、上加压板22、下加压板29、挡板3、左框架4、右框架5、左支撑板6、右支撑板7和底板8，底板8通过液压支撑机构和铰接机构固定在底座1上方，左框架4垂直固定在底板8的左端，右框架5垂直固定在底板8的右端，左框架4和右框架5顶部水平连接有顶框架9，顶框架9底部铰接有喷头30和两个上加压液压缸20，两个上加压液压缸20均通过第一油管21与第一液压泵19连接，上加压液压缸20的伸缩端分别铰接于上加压板22上部的左右两侧，上加压板22沿左右方向通过燕尾槽结构滑动连接有滑动板23，上加压板22上表面设有水平校准仪26，上加压板22下表面设有上压力传感器31，上加压板22位于左支撑板6和右支撑板7之间，左支撑板6上端边沿与顶框架9左端连接,左支撑板6下端边沿与底板8左端连接，左支撑板6固定在左框架4的右侧，右支撑板7上端边沿与顶框架9右端连接,右支撑板7下端边沿与底板8右端连接，右支撑板7固定在右框架5的左侧，左支撑板6沿长度方向间隔设有一排左销孔24，右支撑板7上沿长度方向均间隔设有一排右销孔10；挡板3的左端通过左销轴25固定在左销孔24内，挡板3的右端通过右销轴18固定在右销孔10内；

底板8的上部铰接有两个下加压液压缸32，下加压液压缸32分别位于底板8的左右两侧，两个下加压液压缸32均通过第三油管33与第三液压泵27连接，两个下加压液压缸32的伸缩端分别铰接于下加压板29底部的左右两侧，下加压板29上表面设有下压力传感器34；

底座1的左侧设有液压绞盘35，底板8的左端部设有滑轮36，液压绞盘35上缠绕的绳索通过滑轮36的顶部与配重块28连接；

液压支撑机构包括两个支撑液压缸11，两个支撑液压缸11沿左右方向并排位于底座1的右侧，支撑液压缸11的伸缩端均与底板8底部铰接，支撑液压缸11的固定端均与底座1铰接，支撑液压缸11均通过第二油管12与第二液压泵2连接；

铰接机构包括铰接板13和角度板14，铰接板13垂直固定在底座1的左侧，角度板14通过插销15铰接在铰接板13上部，铰接板13的前表面固定有与插销15同轴线的角度尺16，角度板14上部与底板8的底部固定连接,角度板14的前表面固定有角度指针17，角度指针17下端指向角度尺16的中心并与角度尺16配合。

本实用新型的具体工作过程为：首先确定相似模拟实验中所要填铺的高度以及所需要倾斜角度，然后启动第二液压泵2，支撑液压缸11的伸缩端向上升起，顶起底板，与此同时观察角度指针17所指的角度尺16，达到所需要的倾斜角度时，关闭第二液压泵2，并固定支撑液压缸11，然后按比例铺填各层模拟岩层相似材料，具体操作步骤为：首先根据第一层相似模拟岩层所需要的高度，将挡板3两端通过销轴18水平固定在左支撑板6和右支撑板7上的销孔10上，挡板3、底板8、左支撑板6和右支撑板7之间形成第一岩层铺设空间，然后将第一层模拟岩层相似材料的原料加水搅拌，搅拌均匀后倒入第一层铺设空间，用刮板刮平刮平后启动第一液压泵和第三液压泵27，上加压液压缸20伸缩端向下施力于上加压板22，下加压液压缸32伸缩端向上施力于下加压板29，通过水平校准仪26对上加压板22进行校准，当上加压板22处于水平状态时，匀速向下对第一层相似模拟岩层加压，上加压板22和下加压板29共同压实第一层相似模拟岩层，当上压力传感器31和下压力传感器34的压力度数达到设定值时，第一层相似模拟岩层即处于压实状态，另外，在需要对相似模拟岩层的湿度调整时，可打开喷头30，向相似模拟岩层进行喷水雾，在第一层相似模拟岩层的表面撒上云母片作为隔层，依次类推，直至第二层相似模拟岩层，第三相似模拟岩层……，将各层模拟岩层相似材料铺填完毕，直此完成作业。

另外,可在左支撑板6的右侧和右支撑板7的左侧上沿长度方向开设滑轨，下加压板29的两端设有滚动滑轮，两个滚动滑轮分别滑动连接在两个滑轨上，这样，当下加压板上下运动时，能保证下加压板始终与底板平行，最终得到的模拟实验倾斜岩层底部是与水平面平行的。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.可调倾角的相似模拟实验装置，其特征在于：包括底座、第一液压泵、第二液压泵、第三液压泵、配重块、上加压板、下加压板、挡板、左框架、右框架、左支撑板、右支撑板和底板，底板通过液压支撑机构和铰接机构固定在底座上方，左框架垂直固定在底板的左端，右框架垂直固定在底板的右端，左框架和右框架顶部水平连接有顶框架，顶框架底部铰接有喷头和两个上加压液压缸，两个上加压液压缸均通过第一油管与第一液压泵连接，上加压液压缸的伸缩端分别铰接于上加压板上部的左右两侧，上加压板沿左右方向通过燕尾槽结构滑动连接有滑动板，上加压板上表面设有水平校准仪，上加压板下表面设有上压力传感器，上加压板位于左支撑板和右支撑板之间，左支撑板上端边沿与顶框架左端连接,左支撑板下端边沿与底板左端连接，左支撑板固定在左框架的右侧，右支撑板上端边沿与顶框架右端连接,右支撑板下端边沿与底板右端连接，右支撑板固定在右框架的左侧，左支撑板沿长度方向间隔设有一排左销孔，右支撑板上沿长度方向均间隔设有一排右销孔；挡板的左端通过左销轴固定在左销孔内，挡板的右端通过右销轴固定在右销孔内；

底板的上部铰接有两个下加压液压缸，下加压液压缸分别位于底板的左右两侧，两个下加压液压缸均通过第三油管与第三液压泵连接，两个下加压液压缸的伸缩端分别铰接于下加压板底部的左右两侧，下加压板上表面设有下压力传感器；

底座的左侧设有液压绞盘，底板的左端部设有滑轮，液压绞盘上缠绕的绳索通过滑轮的顶部与配重块连接；

液压支撑机构包括支撑液压缸，支撑液压缸位于底座的右侧，支撑液压缸的伸缩端与底板底部铰接，支撑液压缸的固定端均与底座铰接，支撑液压缸通过第二油管与第二液压泵连接；

铰接机构包括铰接板和角度板，铰接板垂直固定在底座的左侧，角度板通过插销铰接在铰接板上部，铰接板的前表面固定有与插销同轴线的角度尺，角度板上部与底板的底部固定连接,角度板的前表面固定有角度指针，角度指针下端指向角度尺的中心并与角度尺配合。

2.根据权利要求1所述的可调倾角的相似模拟实验装置，其特征在于：支撑液压缸设有两个。