一种适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架

摘要

本发明公开了一种适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，包括：固定架、支撑架、液压缸和装料筒，前述支撑架和液压缸均安装在固定架内，液压缸位于支撑架的下方，并与支撑架连接，用于调整支撑架的高度，支撑架上还安装有角度指示针；前述装料筒安装在支撑架内，装料筒的边沿处形成有若干槽钢固定孔，同时还设计有角度确定区，装料筒的下方垫有若干滚动滑轮或滚动轴承，装料筒在滚动滑轮或滚动轴承上能够绕轴自转。本发明的有益之处在于：一人即可进行实验架的高度和角度调整操作，不仅节省人力，而且简化了实验过程，同时还使得实验的效率大大的提高。

权利要求

1.一种适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撑架(2)、液压缸(3)和装料筒(4)，所述支撑架(2)和液压缸(3)均安装在固定架(1)内，液压缸(3)位于支撑架(2)的下方，并与支撑架(2)连接，用于调整支撑架(2)的高度，此外，支撑架(2)上还安装有角度指示针(21)；

所述装料筒(4)的半径为150-250cm，装料筒(4)安装在支撑架(2)内，支撑架(2)的内侧安装有若干限位滑轮(22)或限位轴承，限位滑轮(22)或限位轴承紧贴装料筒(4)的外壁，支撑架(2)的内侧还安装有若干托板(23)，托板(23)向上托起装料筒(4)，装料筒(4)的边沿处形成有若干槽钢固定孔(41)，同时还设计有角度确定区(42)，装料筒(4)的下方垫有若干滚动滑轮(5)或滚动轴承，装料筒(4)在滚动滑轮(5)或滚动轴承上能够绕轴自转。

2.根据权利要求1所述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，所述装料筒(4)的半径为200cm。

3.根据权利要求1或2所述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，还包括：铺油纸装置(6)，铺油纸装置(6)安装在支撑架(2)上。

说明书

一种适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架

技术领域

[0001] 本发明涉及一种物理相似模拟实验架，具体涉及一种适用于模拟复杂地质条件，尤其是适用于模拟大倾角地质条件的物理相似模拟实验架，属于矿山、岩土等工程领域中的物理模拟研究技术领域。

背景技术

[0002] 物理相似模拟实验技术，自前苏联时期发展至今已有将近一个世纪，其对实际工程中相关数据的测量及借鉴具有重要的意义，已经解决了很多实际工程中因无法测量或者测量难等造成的数据短缺问题。

[0003] 物理相似模拟实验是矿山、岩土、地质等学科重要研究手段之一，实验中物理相似模拟实验架可以用来模拟各种实际工程地质条件，为工程实践中的支护及工作面应力应变和围岩稳定性变化提供各种参数。

[0004] 因此，物理相似模拟实验的技术水平与实际工程问题有很大程度的关联。

[0005] 但是，物理相似模拟实验中的实验架由于结构简单，导致很多地层条件难以清楚再现，且架子在移动或者转动(为实现大倾角地层条件)过程中，由于各种问题，会经常出现模型坍塌的现象，从而造成实验失败，以及难以采集数据。

发明内容

[0006] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于模拟复杂地质条件，尤其是适用于模拟大倾角地质条件的物理相似模拟实验架。

[0007] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

[0008] 一种适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撑架(2)、液压缸(3)和装料筒(4)，

[0009] 前述支撑架(2)和液压缸(3)均安装在固定架(1)内，液压缸(3)位于支撑架(2)的下方，并与支撑架(2)连接，用于调整支撑架(2)的高度，此外，支撑架(2)上还安装有角度指示针(21)；

[0010] 前述装料筒(4)安装在支撑架(2)内，装料筒(4)的边沿处形成有若干槽钢固定孔(41)，同时还设计有角度确定区(42)，装料筒(4)的下方垫有若干滚动滑轮(5)或滚动轴承，装料筒(4)在滚动滑轮(5)或滚动轴承上能够绕轴自转。

[0011] 前述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，前述支撑架(2)的内侧还安装有若干限位滑轮(22)或限位轴承，限位滑轮(22)或限位轴承紧贴装料筒(4)的外壁。

[0012] 前述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，前述支撑架(2)的内侧还安装有若干托板(23)，托板(23)向上托起装料筒(4)，用以减少装料筒(4)对滚动滑轮(5)或滚动轴承、限位滑轮(22)或限位轴承的压力。

[0013] 前述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，前述装料筒(4)的半径为150-250cm。

[0014] 前述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，前述装料筒(4)的半径为200cm。

[0015] 前述的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其特征在于，还包括：铺油纸装置(6)，铺油纸装置(6)安装在支撑架(2)上。

[0016] 本发明的有益之处在于：

[0017] (1)通过液压缸随时调节装料筒的高度，人可站在地面上进行装料，使得人在装料时更加的便捷，更容易用力，不仅使得实验的效率大大的提高，而且还节省了人力；

[0018] (2)通过在装料筒的边沿处设计角度确定区，可直接调节实验所需角度，角度范围在0°-360°，一人即可操作，不涉及其他设备，不仅大大简化了实验过程，而且还节省了人力；

[0019] (3)通过增设铺油纸装置，避免了材料与槽钢直接接触，可以有效保持模型的完整性和美观性。

附图说明

[0020] 图1是本发明的物理相似模拟实验架的主视图；

[0021] 图2是图1中的物理相似模拟实验架的纵剖图；

[0022] 图3是图1中的物理相似模拟实验架的俯视图。

[0023] 图中附图标记的含义：1-固定架、2-支撑架、3-液压缸、4-装料筒、5-滚动滑轮、6-铺油纸装置、21-角度指示针、22-限位滑轮、23-托板、41-槽钢固定孔、42-角度确定区。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

[0025] 参照图1、图2和图3，本发明的适用于模拟复杂地质条件的物理相似模拟实验架，其包括：固定架1、支撑架2、液压缸3、装料筒4和铺油纸装置6。

[0026] 一、固定架

[0027] 参照图1、图2和图3，固定架1是整个实验架的最外层结构，其上部为装料部分，下部为支撑部分。

[0028] 固定架1可以直接放置于地面上，实验时，操作人员站在板凳上进行装料操作。

[0029] 当然，也可以向地下挖一定深度，将固定架1的下部置于地面以下，将上部(即装料部分)完全露出地面，操作人员直接站在地面上进行装料操作即可。

[0030] 二、支撑架

[0031] 支撑架2安装在固定架1内，用于支撑装料筒4。支撑架2上还安装有角度指示针21，该角度指示针21与即将提到的装料筒4的角度确定区(42)配合使用。

[0032] 作为一种优选的方案，支撑架2的内侧还安装有若干限位滑轮22(或限位轴承)，限位滑轮22(或限位轴承)紧贴装料筒4的外壁。

[0033] 更为优选的是，支撑架2的内侧还安装有若干托板23，托板23向上托起装料筒4，用以减少装料筒4对滚动滑轮5(或滚动轴承)和限位滑轮22(或限位轴承)的压力。

[0034] 三、液压缸

[0035] 液压缸3也安装在固定架1内，位于支撑架2的下方，并与支撑架2连接，用于调整支撑架2的高度。

[0036] 通过液压缸3随时调节装料筒4的高度，人可站在地面上进行装料，使得人在装料时更加的便捷，更容易用力，不仅使得实验的效率大大的提高，而且还节省了人力。

[0037] 四、装料筒

[0038] 装料筒4呈筒状，两端都开口，其安装在支撑架2内，下方垫有若干滚动滑轮5或滚动轴承，装料筒4在滚动滑轮5或滚动轴承上能够绕轴自转。

[0039] 装料筒4的边沿处形成有若干槽钢固定孔41，同时还设计有角度确定区42。

[0040] 以往的物理相似模拟实验架，进行角度调节时需要找中心点，利用量角器、水平仪等进行调整。

[0041] 而本发明的实验架，其通过在装料筒4的边沿处设计角度确定区42(经过精密的测量)，可直接调节实验所需角度，角度范围在0°-360°，一人即可操作，不涉及其他设备，不仅大大简化了实验过程，而且还节省了人力。

[0042] 作为一种优选的方案，装料筒4的半径为150-250cm，长度为30-40cm。

[0043] 更为优选的是，装料筒4的半径为200cm，长度为30cm。

[0044] 一般物理相似模拟实验的相似比为1：100，实际矿井工作面长度为100-250m，保留边界，减小边界条件的影响，一般相似模型的几何尺寸为300cm，本发明的实验架完全可以满足实验的条件。

[0045] 五、铺油纸装置

[0046] 铺油纸装置6(图中仅示出了油纸卷轴)安装在支撑架2上。

[0047] 通过增设铺油纸装置6，避免了材料与槽钢直接接触，可以有效保持模型的完整性和美观性。

[0048] 使用方法：

[0049] (1)通过液压缸3调整支撑架2的高低，将装料筒4调至合适高度，具体高低依装料人而定；

[0050] (2)在装料筒4的与材料接触的面上加油纸(未图示)并外护槽钢(未图示)，使得装料筒4的内部形成装料空间；

[0051] (3)根据相似模拟实验配比，在装料筒4内进行装料，在装料过程中可以适当调整支撑架2的高低，以使装料过程更加的简单化；

[0052] (4)装填结束后，待模型初凝，可适当调整装料筒4的高度，将部分槽钢拆除，只留部分槽钢护持，然后将装料筒4调整到实际地质条件所需要的模拟地质条件，然后固定；

[0053] (5)待模型完全晾干后，将剩余槽钢拆除，然后将装料筒4调整至合理的高度，进行开挖。

[0054] 由此可见，本发明的实验架通过液压缸3随时调节装料筒4的高度，并通过在可自转的装料筒4边缘设计角度确定区42，实现了复杂地质条件，尤其是大倾角地质条件的模拟，这极大简化了大倾角方面的相似模拟实验程序，使得实验的成功率大大提高。

[0055] 需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。