本实用新型专利技术涉及一种开采沉陷相似试验模型装置，包括容积可调立方容器、模型支架座、底板、条形纵梁、活动板组、滑移式激光测距扫描仪和激光扫描简易装置等。利用相似材料类比地下岩土进行试验，可以根据不同开挖方案，通过拉开容器底板的活动板模拟开挖工序，诱导模型架中模拟岩土体塌陷。待塌陷休止，用配套的底部激光扫描简易装置和顶部滑移式激光测距扫描仪对地下空区顶板形态和模拟地表进行扫描，获得三维坐标数据。在不接触、不扰动结构/工程实体的情况下，实现同种试验装置一次试验完成不同拉底方式、不同形态矿岩的模拟开采，全方位揭示诱导开采下空区顶板三维形态与覆岩地表沉陷过程，满足了设计灵活、操作便捷、数据采集可控的需要。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种开采沉陷相似试验模型装置，包括容积可调立方容器、模型支架座、底板、条形纵梁、活动板组、滑移式激光测距扫描仪和激光扫描简易装置等。利用相似材料类比地下岩土进行试验，可以根据不同开挖方案，通过拉开容器底板的活动板模拟开挖工序，诱导模型架中模拟岩土体塌陷。待塌陷休止，用配套的底部激光扫描简易装置和顶部滑移式激光测距扫描仪对地下空区顶板形态和模拟地表进行扫描，获得三维坐标数据。在不接触、不扰动结构/工程实体的情况下，实现同种试验装置一次试验完成不同拉底方式、不同形态矿岩的模拟开采，全方位揭示诱导开采下空区顶板三维形态与覆岩地表沉陷过程，满足了设计灵活、操作便捷、数据采集可控的需要。【专利说明】一种开采沉陷相似试验模型装置
本技术涉及工程试验模型装置，具体地说是一种开采沉陷相似试验模型装置。
技术介绍
室内相似试验基于相似理论与模型试验，有效解决了实际矿床开采存在的影响因素复杂多变和开采过程不可逆等系列问题，成为工程研究中常用的研究手段与方法，可较好地模拟研究矿床开采引起的地表塌陷、岩层移动等地质灾害现象和过程。现有的众多相似试验设备，在外荷载加载等方面具有优越性，但在不同拉底形状和拉底顺序及开挖后空区顶板冒落观测与地层沉陷空间效应及沉陷规律等方面，却存在明显的不足，难以一次试验实现不同拉底开采方式及同种试验装置适用不同形态矿岩的模拟开采等，操作过程繁琐，观测设备昂贵，难以广泛推广应用。
技术实现思路
为了实现在不接触、不扰动结构/工程实体的情况下，全方位对诱导开采的空区顶板三维形态与覆岩地表沉陷过程的相似试验模拟，本技术提供一种开采沉陷相似试验模型装置。本技术的目的通过以下技术方案予以实现:一种开采沉陷相似试验模型装置，包括四面侧板I围成的可调立方容器、由条形横梁4和承台3构成的模型支架座、由活动板14和合页13组成的活动板组、底板2、条形纵梁5、激光扫描简易装置7和滑移式激光测距扫描装置6。滑移式激光测距扫描装置6的顶部调角板18上板面固定连接着激光测距仪19，顶部调角板18的底部中段前侧边通过合页13铰接在内侧平行固定板17的顶端，顶部调角板18的底部中段后侧边与外侧升降板15的顶端相接触。内侧平行固定板17、外侧升降板15夹持着中间夹板16通过两对螺栓21连接在一起。外侧升降板15上设有两条竖直平行的升降槽20。内侧平行固定板17、中间夹板16的板面均设有螺栓孔。两对螺栓21穿过内侧平行固定板17螺栓孔、中间夹板16螺栓孔和外侧升降板15的升降槽20通过螺母固定；激光扫描简易装置7的导杆28为扁杆体，导杆28上设有滑槽31。导杆28的顶部一侧设有一面板，且固定连接着激光测距仪19。导杆28的顶端铰接在立柱25上，立柱25的底部通过垫片30立设在平板状圆形底座22中央。平板状圆形底座22面板上设有360°圆周方位角刻度和万向水平水准仪。立柱25下部径向上设有指针，指针的指向与360°圆周方位角刻度相对应。立柱25中段一侧设有量角器29，量角器29的中心铰接着滑杆27的一端，滑杆27的另一端连接着滑动螺栓32，且通过蝶形螺母固定在导杆28腰部的滑槽31内。侧板I为长方形面板，侧板I的板面上纵横向分布着连接件胶粒孔组。侧板I的板面上的连接件胶粒孔组分布为:纵向孔距为30cm排列3?4个孔，且纵向孔的起始列孔距侧板I的底侧边为60cm ;横向孔距为20cm排列2?3个孔，且横向孔的起始列孔距侧板I的一侧边为120cm ;侧板I板面上距其板面一侧边3cm处纵向设有偏心轮孔9孔组，侧边的端面上纵向排列着连接杆孔10孔组。偏心轮孔9孔组与连接杆孔10孔组相对应，每个偏心轮孔9与对应的连接杆孔10垂直相通；纵向排列的连接杆孔10的孔距与侧板I的板面上纵向分布着连接件胶粒孔的孔距对应相等。底板2为方形板，底板2中央设有宽61cm、长62cm的矩形孔；活动板14为IOcmX IOcm的方块小板。三片活动板14分别通过合页13—字排列铰接成活动板组。两个铰接在活动板组的合页13的扇页合口方向一致；前后两条条形横梁4平行地架设在左右纵向的承台3上构成模型支架座。底板2设置在模型支架座的顶面。六对活动板组沿底板2矩形孔的两条宽边纵向排列，且通过合页13铰接在底板2上。所述合页13的一扇页面连接在活动板组上，另一扇页面连接在底板2矩形孔的宽边上。铰接在活动板组的合页扇页的合口与铰接在底板2的合页扇页的合口方向均向下。条形横梁4的底部设有六根条形纵梁5，每根条形纵梁5的两端头分别通过绳索固定前后条形横梁4上。条形纵梁5中段分别对应与活动板组的活动板14相接触。四面侧板I通过三合一连接件连接围成立方容器立设在模型支架座的顶面上。每面侧板I侧边端面上的纵向排列的连接杆孔10对应着相邻的侧板I的板面上纵向的一组连接件胶粒孔。每个连接杆孔10内设有三合一连接件连接杆12，与之对应连接着的相邻的侧板I的板面上连接件胶粒孔内设有三合一连接件胶粒8，通过对应的偏心轮孔9内的三合一连接件偏心轮11固定连接在一起。滑移式激光测距扫描装置6跨设在侧板I上端边上。滑移式激光测距扫描装置6的中间夹板16的厚度略大于侧板I的厚度。滑移式激光测距扫描装置6的内侧平行固定板17的内侧面与侧板I的内侧面接触，滑移式激光测距扫描装置6的外侧升降板15的内侧面与侧板I的外侧面接触。激光扫描简易装置7设置在模型支架座底部中央。本技术的有益技术效果体现在以下方面:1.便捷经济的空区拉底结构设计，解决了一次试验实现不同拉底方式的开采方案难题；2.灵活多样的容积可调结构设计，实现了同种试验装置适用不同形态矿岩的模拟开米；3.人工可控的数据采集方式，避免了大量数据的后期繁琐处理。【专利附图】【附图说明】图1为本技术结构示意图。图2模型支架座与条形纵梁连接示意图。图3为容器侧板结构示意图。图4为图3中侧板三合一连接件连接位置开孔局部剖面图。图5为三合一连接件结构图。图6为容器底板空区拉底结构图。图7为图1的a向局部视图。 图8为活动板组结构图。图9为滑移式激光测距扫描装置结构示意图。图10为滑移式激光测距扫描装置与本技术的空间关系图。图11为激光扫描简易装置示意图。图12为图7中激光扫描测点坐标计算原理图。图13为图8中激光扫描测点坐标计算原理图。图中序号:1侧板、2底板、3承台、4条形横梁、5条形纵梁、6滑移式激光测距扫描装置、7激光扫描简易装置、8三合一连接件胶粒、9偏心轮孔、10连接杆孔、11三合一连接件偏心轮、12三合一连接件连接杆、13合页、14活动板、15外侧升降板、16中间夹板、17内侧平行固定板、18顶部调角板、19激光测距仪、20升降槽、21螺栓、22平板状圆形底座、23支脚、24万向水平水准仪、25立柱、26指针、27滑杆、28导杆、29量角器、30垫片、31滑槽、32滑动螺栓。【具体实施方式】下面结合附图，通过实施案例对本技术作进一步地描述。实施例:参见图1，一种开采沉陷相似试验模型装置，包括四面侧板I围成的可调立方容器、由条形横梁4和承台3构成的模型支架座、由活动板14和合页13组成的活动板组、底板2、条形纵梁5、激光扫描简易装置7和滑移式激光测距扫描装置6。参见图9、图10。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开采沉陷相似试验模型装置，包括激光扫描简易装置(7)、滑移式激光测距扫描装置(6)；所述滑移式激光测距扫描装置(6)的顶部调角板(18)上板面固定连接着激光测距仪(19)，顶部调角板(18)的底部中段前侧边通过合页(13)铰接在内侧平行固定板(17)的顶端，顶部调角板(18)的底部中段后侧边与外侧升降板(15)的顶端相接触；所述内侧平行固定板(17)、外侧升降板(15)夹持着中间夹板(16)通过两对螺栓(21)连接在一起；所述外侧升降板(15)上设有两条竖直平行的升降槽(20)；所述内侧平行固定板(17)、中间夹板(16)的板面均设有螺栓孔；两对螺栓(21)穿过内侧平行固定板(17)螺栓孔、中间夹板(16)螺栓孔和外侧升降板(15)的升降槽(20)通过螺母固定；所述激光扫描简易装置(7)的导杆(28)为扁杆体，导杆(28)上设有滑槽(31)；导杆(28)的顶部一侧设有一面板，且固定连接着激光测距仪(19)；导杆(28)的顶端铰接在立柱(25)上，立柱(25)的底部通过垫片(30)立设在平板状圆形底座(22)中央；所述平板状圆形底座(22)面板上设有360°圆周方位角刻度和万向水平水准仪；所述立柱(25)下部径向上设有指针，指针的指向与360°圆周方位角刻度相对应；所述立柱(25)中段一侧设有量角器(29)，量角器(29)的中心铰接着滑杆(27)的一端，滑杆(27)的另一端连接着滑动螺栓(32)且通过蝶形螺母固定在导杆(28)腰部的滑槽(31)内； 其特征在于：还包括四面侧板(1)围成的可调立方容器、由条形横梁(4)和承台(3)构成的模型支架座、由活动板(14)和合页(13)组成的活动板组、底板(2)和条形纵梁(5)；所述侧板(1)为长方形面板，侧板(1)的板面上纵横向分布着连接件胶粒孔组；所述侧板(1)板面上距其板面一侧边3cm处纵向设有偏心轮孔(9)孔组，侧边的端面上纵向排列着连接杆孔(10)孔组；所述偏心轮孔(9)孔组与连接杆孔(10)孔组相对应，每个偏心轮孔(9)与对应的连接杆孔(10)垂直相通；所述纵向排列的连接杆孔(10)的孔距与侧板(1)的板面上纵向分布着连接件胶粒孔的孔距对应相等；所述底板(2)为方形板，底板(2)中央设有宽61cm、长62cm的矩形孔；所述活动板(14)为10cm×10cm的方块小板；三片活动板(14)分别通过合页(13)一字排列铰接成活动板组；两个铰接在活动板组的合页(13)的扇页合口方向一致；前后两条条形横梁(4)平行地架设在左右纵向的承台(3)上构成模型支架座；底板(2)设置 在模型支架座的顶面；六对活动板组沿底板(2)矩形孔的两条宽边纵向排列，且通过合页(13)铰接在底板(2)上；所述合页(13)的一扇页面连接在活动板组上，另一扇页面连接在底板(2)矩形孔的宽边上；所述铰接在活动板组的合页扇页的合口与铰接在底板(2)的合页扇页的合口方向均向下；所述条形横梁(4)的底部设有六根条形纵梁(5)，每根条形纵梁(5)的两端头分别通过绳索固定前后条形横梁(4)上；条形纵梁(5)中段分别对应与活动板组的活动板(14)相接触；所述四面侧板(1)通过三合一连接件连接围成立方容器立设在模型支架座的顶面上；所述每面侧板(1)侧边端面上的纵向排列的连接杆孔(10)对应着相邻的侧板(1)的板面上纵向的一组连接件胶粒孔；所述每个连接杆孔(10)内设有三合一连接件连接杆(12)，与之对应连接着的相邻的侧板(1)的板面上连接件胶粒孔内设有三合一连接件胶粒(8)，通过对应的偏心轮孔(9)内的三合一连接件偏心轮(11)固定连接在一起；所述滑移式激光测距扫描装置(6)跨设在侧板(1)上端边上；所述滑移式激光测距扫描装置(6)的内侧平行固定板(17)的内侧面与侧板(1)的内侧面接触，所述滑移式激光测距扫描装置(6)的外侧升降板(15)的内侧面与侧板(1)的外侧面接触；所述激光扫描简易装置(7)设置在模型支架座底部中央。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁海平，汪亦显，王斌，陈水梅，韩治勇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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