CN205749163U - 岩石爆裂单轴模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种岩石爆裂单轴模拟试验装置,包括试件、底座、加载盖、加载油缸、下加载垫块、上加载垫块、反力钢绞线、强力弹簧、弹簧垫板和油源；本实用新型利用柔性反力钢绞线和强力弹簧组合加载系统特殊的变形特征，在试件破坏时对试件进行迅速补充加载，在获得更大的刚度和荷载条件的同时具有较大反力的优点，满足了岩石爆裂的发生条件，能够真正实现对试件迅速补充加载。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程技术领域，具体涉及一种适用于室内研究冲击地压发生时岩石爆裂过程模拟试验装置。
背景技术
冲击地压是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种岩石破裂过程失稳现象。往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
研究冲击地压发生规律，不仅要通过理论分析、现场观测，更要通过模拟实验来探索其本质规律。而根据现理论分析认为，在室内模拟岩石爆裂现象，关键问题在于煤、岩试件受到爆裂破坏的过程中围压很难继续保持，也就是存在“支承效应”问题。通过合理的加载方式，实现迅速补充加载的岩石爆裂实验室模拟，一直以来都是岩体工程领域探索的前沿课题之一。
为了实现对试件迅速补充加载，有学者提出了钢绞线加载系统和弹簧加载系统。但是弹簧加载系统存在加载刚度和荷载有限的缺点，而钢绞线加载系统虽然加载刚度和荷载提高了，但由于钢绞线材料限制，回弹效果有限，限制了其补充加载的效果。因此目前没有设备能够真正实现对试件迅速补充加载。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种可以使煤、岩试件承受一定荷载爆裂后能够及时得到补充加载的单轴模拟试验装置。
为实现上述目的，本实用新型可采用下述技术方案：
一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于：包括试件、底座、加载盖、加载油缸、下加载垫块、上加载垫块、反力钢绞线、强力弹簧、弹簧垫板和油源；所述的试件，为正方块形状；所述的底座，左右两端各有一排相间排列的通孔，通孔下部有圆柱型凹槽；所述的加载盖，为上下大小不同的长方体凸台形状，其左右两端各有一排相间排列的通孔；所述的加载油缸，与油源相连；所述的下加载垫块，为长方体形状，其上部开有正方形凹槽；所述的上加载垫块，为长方体形状，其下部开有正方形凹槽；所述的反力钢绞线，共有两排，其中任意一条的一端通过螺栓固定在底座上，另一端通过螺栓固定在加载盖上；所述的弹簧垫板，为圆饼形状。
在上述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置中,所述的试件上下端分别放置于上加载垫块和下加载垫块的凹槽中，其作用在于限定试件的安装位置，在实验过程中防止试件发生偏斜。
在上述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置中,所述的加载油缸下端支撑在底座上，上端与下加载垫块贴合接触，并对其施加压力。
在上述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置中,所述的强力弹簧两端分别焊接至弹簧垫板，组成弹簧-垫板组合体。
在上述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置中,包括应力传感器和位移传感器，其作用是在实验过程中监测试件受力和变形情况。
在上述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置中,所述的弹簧-垫板组合体上下端分别焊接至反力钢绞线。
本实用新型的原理和优点是：
地下工程围岩的破坏问题可以近似认为是轴对称问题，因此，取其一部分(即本实用新型所述正方体试件)进行试验即可反映围岩整体的性质。
根据目前研究认为，试件破坏迅速并产生一定的位移，普通试验机加载速度有限；本实用新型通过多根反力钢绞与强力弹簧代替普通试验机的立柱对试件施加反力，试件破坏时反力钢绞线与强力弹簧会瞬间收缩，对试件进行破坏能量的迅速补充，满足了岩石爆裂的发生条件；相对于单纯反力钢绞线和单纯弹簧加载系统，本实用新型采用的反力钢绞线和强力弹簧组合可以在获得更大的刚度和荷载条件的同时具有较大反力的优点，能够真正实现对试件叙述补充加载。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
图1是本岩石爆裂单轴模拟试验装置的立体结构图。
图2是本岩石爆裂单轴模拟试验装置的立体剖视结构图。
图中，1、试件；2、底座；3、加载盖；4、加载油缸；5、下加载垫块；6、上加载垫块；7、反力钢绞线；8、强力弹簧；9、弹簧垫板。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1至图2所示，本岩石爆裂单轴模拟试验装置, 包括试件1、底座2、加载盖3、加载油缸4、下加载垫块5、上加载垫块6、反力钢绞线7、强力弹簧8、弹簧垫板9和油源。
所述的试件1，为正方块形状。
所述的底座2，左右两端各有一排相间排列的通孔，通孔下部有圆柱型凹槽。
所述的加载盖2，为上下大小不同的长方体凸台形状，其左右两端各有一排相间排列的通孔。
所述的加载油缸4，与油源相连。
所述的下加载垫块5，为长方体形状，其上部开有正方形凹槽。
所述的上加载垫块6，为长方体形状，其下部开有正方形凹槽。
所述的反力钢绞线7，共有两排，其中任意一条的一端通过螺栓固定在底座2上，另一端通过螺栓固定在加载盖3上。
所述的弹簧垫板8，为圆饼形状。
所述的试件1上下端分别放置于上加载垫块6和下加载垫块5的凹槽中，其作用在于限定试件1的安装位置，在实验过程中防止试件1发生偏斜。
所述的加载油缸4下端支撑在底座2上，上端与下加载垫块5贴合接触，并对其施加压力。
所述的强力弹簧8两端分别焊接至弹簧垫板9，组成弹簧-垫板组合体。
所述的弹簧-垫板组合体上下端分别焊接至反力钢绞线8。
本装置较好的避免了常规刚性加压对荷载造成支撑效应的影响，故较逼真的模拟了岩石爆裂的破坏情况。
本文中所描述的具体实施例，只是本实用新型较优选的具体的实施方式的一种，本实用新型所属技术领域的技术人员对本实用新型对所描述的具体实施方式进行的通常变化或替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于：包括试件、底座、加载盖、加载油缸、下加载垫块、上加载垫块、反力钢绞线、强力弹簧、弹簧垫板和油源；
所述的试件，为正方块形状；
所述的底座，左右两端各有一排相间排列的通孔，通孔下部有圆柱型凹槽；
所述的加载盖，为上下大小不同的长方体凸台形状，其左右两端各有一排相间排列的通孔；
所述的加载油缸，与油源相连；
所述的下加载垫块，为长方体形状，其上部开有正方形凹槽；
所述的上加载垫块，为长方体形状，其下部开有正方形凹槽；
所述的反力钢绞线，共有两排，其中任意一条的一端通过螺栓固定在底座上，另一端通过螺栓固定在加载盖上；
所述的弹簧垫板，为圆饼形状。
2.根据权利要求1所述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于，所述的试件上下端分别放置于上加载垫块和下加载垫块的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于，所述的加载油缸下端支撑在底座上，上端与下加载垫块贴合接触，并对其施加压力。
4.根据权利要求1所述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于，所述的强力弹簧两端分别焊接至弹簧垫板，组成弹簧-垫板组合体。
5.根据权利要求1所述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于，包括应力传感器和位移传感器。
6.根据权利要求4所述的一种岩石爆裂单轴模拟试验装置, 其特征在于，所述的弹簧-垫板组合体上下端分别焊接至反力钢绞线。
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