CN205301303U - 一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台，由固定底座、可倾斜机架、移架装置、激光灯测平仪、前后挡板和角度尺组成，本实用新型结构设计合理，操作简便，精度高且安全性好，能够按试验的要求随时调整任意角度。能够对地底不同倾角的煤层和岩层进行材料相似模拟试验，通过观察和测量，来研究真实地下开采过程中的矿压显现的规律性，有利于对地下开采过程进行有效的支护，为地下开采工作的安全施工提供保障。

Description

一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台

技术领域

本实用新型涉及一种用于地下开采岩层相似材料模拟试验装置，具体是一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台。

背景技术

相似材料模拟是采矿工程和岩土工程的主要试验研究方法，可用于模拟再现工程现场煤层开采开挖实况，并观测该条件下的围岩应力、应变与位移。相似材料模拟试验成为了研究这一复杂地质环境的重要科学手段。其特点是形象直观、简单易行，可以根据不同的开采方案进行反复试验，对研究采动过程的岩层运移、断裂规律具有显著的优势，在采矿工程问题研究过程中占据着不可替代的重要地位。目前的相似模拟实验台分为二维和三维试验台两种形式。

目前的二维相思材料模拟试验台主要是由钢架焊接而成的水平试验台，其缺点是：1、整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需人工搬动试验台，对试验台底部垫高来使试验台倾斜。这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败。2、功能单一。普通试验台由于构造简单，因此不具备材料铺层测平和角度测量的功能。因人工操作而造成倾角不够准确，材料铺层不平对实验结果会有一定误差。3、模型搭建完成后，因重量过重，人工不易将试验台放平，需借助外来其它起重设备来放平试验台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台，由固定底座、可倾斜机架、移架装置、激光灯测平仪、前后挡板和角度尺组成，所述固定底座通过四个底座螺栓固定在地面上；固定底座上固定设有千斤顶固定台，所述移架装置包括千斤顶和支撑杆，千斤顶固定安装于千斤顶固定台上，千斤顶上端为一套环，所述套环与支撑杆连接，支撑杆安装在可倾斜机架的倾斜滑槽上；固定底座上固定设有水平支撑台，水平支撑台上安装有机架角度指针，通过水平支撑台上的机架角度指针来指示可倾斜机架的倾斜角度；可倾斜机架右端底部安装有转动轴，转动轴与水平支撑台右端铰接，转动轴上安装有角度尺；所述可倾斜机架由钢架焊接而成，可倾斜机架左右两侧均为侧立柱，所述侧立柱上开设有若干螺孔，前后挡板通过挡板螺栓安装在所述螺孔上形成材料铺层空间；可倾斜机架上与转动轴同侧的侧立柱上设置有两条铁质细导轨，侧立柱上位于两条铁质细导轨中间的位置开设一条细槽，细槽内安装有激光灯测平仪，所述激光灯测平仪由滚轮、滑动底座和激光灯组成，滑动底座底部安装有两个小型磁铁，磁铁吸附在铁质细导轨上，滚轮中间位置设有滚轴，滚轮通过滚轴安装在滑动底座上，滚轮上标有-90°—90°的角度刻度；激光灯安装在滚轮上并和0°刻度线位于同一水平线上；可倾斜机架左右两侧的侧立柱两侧设有刻度尺，滑动底座上设有刻度尺指针，刻度尺指针用来指示滑动底座的高度；滑动底座上设有激光灯角度指针，激光灯角度指针用来指示激光灯的角度。

作为本实用新型进一步的方案：所述可倾斜机架的长度为3m，高度为2m，宽度为0.4m，左右侧立柱的长×宽×高分别为0.2m×0.3m×3.6m的四面形钢板件；可倾斜机架的最大倾斜角度为80°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构设计合理，操作简便，精度高且安全性好，能够按试验的要求随时调整任意角度。能够对地底不同倾角的煤层和岩层进行材料相似模拟试验，通过观察和测量，来研究真实地下开采过程中的矿压显现的规律性，有利于对地下开采过程进行有效的支护，为地下开采工作的安全施工提供保障。

本实用新型中可倾斜机架的移动由机械操作，无需人工搬移，节省人力。千斤顶不仅可以移架，也可起到防止倒架的作用。试验台具备角度尺，可使可倾斜机架的倾斜角度更加精准。试验台具备激光灯测平装置，使相似材料的铺填厚度和平整度更加准确，使模型和现实的地质情况更接近。激光灯测平仪可随意拆卸，方便激光灯测平仪的保护和使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图。

图2是本实用新型的结构侧视图。

图3是本实用新型的铺填相似模拟材料过程模型图。

图4是本实用新型的铺填相似模拟材料完成模型图。

图5是本实用新型的拆除前后挡板之后的模型图。

图6是是本实用新型激光灯测平仪结构图。

图中：1-螺孔；2-前后挡板；3-挡板螺栓；4-可倾斜机架；5-水平支撑台；6-底座螺栓；7-固定底座；8-倾斜滑槽；9-支撑杆；10-千斤顶；11-千斤顶固定台；12-机架角度指针；13-转动轴；14-角度尺；15-刻度尺；16-细槽；17-刻度尺指针；18-铁质细导轨；19-激光灯角度指针；20-滑动底座；21-滚轮；22-磁铁；23-激光灯；24-滚轴；25-相似材料铺层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～6，一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台，由固定底座7、可倾斜机架4、移架装置、激光灯测平仪、前后挡板2和角度尺14组成，所述固定底座7通过四个底座螺栓6固定在地面上；固定底座7上固定设有千斤顶固定台11，所述移架装置包括千斤顶10和支撑杆9，千斤顶10固定安装于千斤顶固定台11上，千斤顶10上端为一套环，所述套环与支撑杆9连接，支撑杆9安装在可倾斜机架4的倾斜滑槽8上；通过千斤顶10将可倾斜机架4顶起，由于支撑杆9和倾斜滑槽8连接的原因，千斤顶10对可倾斜机架4也起到预防因倾角过大造成机架倒塌的作用；固定底座7上固定设有水平支撑台5，水平支撑台5上安装有机架角度指针12，通过水平支撑台5上的机架角度指针12来指示可倾斜机架4的倾斜角度；可倾斜机架4右端底部安装有转动轴13，转动轴13与水平支撑台5右端铰接，机架4可随转动轴13转动；转动轴13上安装有角度尺14；所述可倾斜机架4由钢架焊接而成，可倾斜机架4左右两侧均为侧立柱，所述侧立柱上开设有若干螺孔1，前后挡板2通过挡板螺栓3安装在所述螺孔1上形成材料铺层25空间；可倾斜机架4上与转动轴13同侧的侧立柱上设置有两条铁质细导轨18，侧立柱上位于两条铁质细导轨18中间的位置开设一条细槽16，细槽16内安装有激光灯测平仪，所述激光灯测平仪由滚轮21、滑动底座20和激光灯23组成，滑动底座20底部安装有两个小型磁铁22，磁铁22吸附在铁质细导轨18上，滚轮21中间位置设有滚轴24，滚轮21通过滚轴24安装在滑动底座20上，滚轮21上标有-90°—90°的角度刻度；激光灯23安装在滚轮21上并和0°刻度线位于同一水平线上；可倾斜机架4左右两侧的侧立柱两侧设有刻度尺15，滑动底座20上设有刻度尺指针17，刻度尺指针17用来指示滑动底座20的高度；滑动底座20上设有激光灯角度指针19，用来指示激光灯23的角度；可以通过滚动滚轮21来调节激光灯23的角度；使用时根据相似材料铺层25的厚度来提升相应的激光测平仪的高度，提升后根据滑动底座20上的两个刻度尺指针来调整激光灯测平仪使其放置水平。当提升到规定高度后，转动滚轮21调节激光灯23的角度使其水平，调整的角度应为可倾斜机架4倾斜角度的负数；由于激光灯测平仪是由磁铁22吸附在铁质细导轨18上的，所以在模拟材料搭建完成后，可将激光灯测平仪取下进行妥善保管，以防在实验过程中对其造成损坏。

进一步的，本实用新型所述可倾斜机架4的长度为3m，高度为2m，宽度为0.4m，左右侧立柱的长×宽×高分别为0.2m×0.3m×3.6m的四面形钢板件；可倾斜机架4的最大倾斜角度为80°。

本实用新型的工作原理是：

a、如图1所示，首先计算模型搭建的高度、层数和煤层的厚度。安装第一层所需的前后挡板。

b、如图3所示，启动千斤顶10，使可倾斜机架4开始倾斜。当机架角度指针12指向角度尺14的刻度为45°时停止。按比例秤取第一层所需相似材料的原料，加水均匀搅拌后，填入材料铺填空间，用刮板刮平后用夯实锤砸实，利用激光灯光线砸平相似材料铺层，高度不得低于或高于激光灯光线，表面上撒云母片作为隔层。重复上述步骤，以此类推，分别铺填第二层、第三层……直至各层相似材料全部铺填完成。

c、如图4所示，相似材料铺填完成后，拆取激光灯测平仪另行保存。待相似材料放置一段时间后，启动千斤顶10，将可倾斜机架4缓慢放平。

d、如图5所示，晾至一段时间，待相似材料模拟材料铺层25晾干，从上而下间隔拆除前后挡板2，再晾至3-4天使模型干透后拆除余下的前后挡板2。

e、实验模型搭建完成，开始进行实验操作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种可调角度的中小型二维相似模拟试验台，由固定底座（7）、可倾斜机架（4）、移架装置、激光灯测平仪、前后挡板（2）和角度尺（14）组成，其特征在于：所述固定底座（7）通过四个底座螺栓（6）固定在地面上；固定底座（7）上固定设有千斤顶固定台（11），所述移架装置包括千斤顶（10）和支撑杆（9），千斤顶（10）固定安装于千斤顶固定台（11）上，千斤顶（10）上端为一套环，所述套环与支撑杆（9）连接，支撑杆（9）安装在可倾斜机架（4）的倾斜滑槽（8）上；固定底座（7）上固定设有水平支撑台（5），水平支撑台（5）上安装有机架角度指针（12），通过水平支撑台（5）上的机架角度指针（12）来指示可倾斜机架（4）的倾斜角度；可倾斜机架（4）右端底部安装有转动轴（13），转动轴（13）与水平支撑台（5）右端铰接，转动轴（13）上安装有角度尺（14）；所述可倾斜机架（4）由钢架焊接而成，可倾斜机架（4）左右两侧均为侧立柱，所述侧立柱上开设有若干螺孔（1），前后挡板（2）通过挡板螺栓（3）安装在所述螺孔（1）上形成材料铺层（25）空间；可倾斜机架（4）上与转动轴（13）同侧的侧立柱上设置有两条铁质细导轨（18），侧立柱上位于两条铁质细导轨（18）中间的位置开设一条细槽（16），细槽（16）内安装有激光灯测平仪，所述激光灯测平仪由滚轮（21）、滑动底座（20）和激光灯（23）组成，滑动底座（20）底部安装有两个小型磁铁（22），磁铁（22）吸附在铁质细导轨（18）上，滚轮（21）中间位置设有滚轴（24），滚轮（21）通过滚轴（24）安装在滑动底座（20）上，滚轮（21）上标有-90°—90°的角度刻度；激光灯（23）安装在滚轮（21）上并和0°刻度线位于同一水平线上；可倾斜机架（4）左右两侧的侧立柱两侧设有刻度尺（15），滑动底座（20）上设有刻度尺指针（17），刻度尺指针（17）用来指示滑动底座（20）的高度；滑动底座（20）上设有激光灯角度指针（19），激光灯角度指针（19）用来指示激光灯（23）的角度。

2.根据权利要求1所述的可调角度的中小型二维相似模拟试验台，其特征在于：所述可倾斜机架（4）的长度为3m，高度为2m，宽度为0.4m，左右侧立柱的长×宽×高分别为0.2m×0.3m×3.6m的四面形钢板件；可倾斜机架（4）的最大倾斜角度为80°。