一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法技术

本发明专利技术公开一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，其特征在于：小型立体模拟煤岩层装填装置于伺服加载刚性试验机上；基座中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘上的中心圆柱对接；对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体装填；放置柔性传力垫层；启动伺服加载刚性试验轴向油泵加载至柔性传力垫层与相似模拟材料体完全贴合接触；采用伺服控制器设定伺服加载数据控制伺服加载进行至设定载荷状态，打开小型立体模拟煤岩层装填装置前挡板进行相似模拟巷道开挖；相似模拟巷道架设与test系统连接的千分表，实现相似模拟巷道围岩变形的自动监测与采集，相似模拟巷道破坏后停止伺服加载，完成试验。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法
本专利技术涉及一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，特别涉及到岩土、地质及矿山领域小型加载物理模拟试验，属于试验方法领域。
技术介绍
相似模拟实验是基于相似模拟理论，按一定的几何、物理关系，用模型替代工程现场原型的一种重要科学研究手段。其主要特征是：利用相似模拟实验架组成相似材料装填空间，装填相似模拟材料，再使用不同方式施加载荷模拟原岩应力，实现不同比例相似模拟试验要求。而现有加载方式一般采用重块加载、液压千斤顶加载或液囊加载，重块加载易发生跳跃式加载压力，不能精确加载，且重块堆叠过高，易发生滑落伤人事故；液压千斤顶加载于模型加载面后，当模型产生变形时，液压千斤顶对模型的加载不能及时做出反馈易造成应力丧失；液囊加载无法控制囊体所施加压力的方向性与施力的均匀性，进而影响实验结果的准确性和真实性。基于上述加载方式所存在的弊端，提出一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，通过配合刚性试验机伺服加载方式提高应力加载的精确性及试验过程随变形发生保持加载应力持续稳定性，利用高强气囊实现变形发生后各处施力均匀性，实现相似模拟再现地下工程环境及施工过程，提高了相似模拟试验精确性。
技术实现思路
本专利技术针对现有相似模拟实验施力方式不能够随变形发生而实时改变、难以实现高应力环境动态模拟的不足，提出一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法。该实验装置具有设计合理、操作简单、实验便捷、应力精确等特点，易于实现深部地下工程环境模拟试验的需要。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术公开一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，其特征在于：小型立体模拟煤岩层装填装置于伺服加载刚性试验机上；基座中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘上的中心圆柱对接；对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体装填；放置柔性传力垫层；启动伺服加载刚性试验轴向油泵加载至柔性传力垫层与相似模拟材料体完全贴合接触；采用伺服控制器设定伺服加载数据控制伺服加载进行至设定载荷状态，打开小型立体模拟煤岩层装填装置前挡板进行相似模拟巷道开挖；相似模拟巷道架设与test系统连接的千分表，实现相似模拟巷道围岩变形的自动监测与采集，相似模拟巷道破坏后停止伺服加载，完成试验。一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，采用槽钢制作伺服加载刚性机配套使用的小型立体模拟煤岩层装填装置，将小型立体模拟煤岩层装填装置放置于伺服加载刚性试验机上；步骤二、传力隔板面积与相似材料装填面面积相同，基座中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘上的中心圆柱对接；步骤三、进行伺服加载刚性试验上小型立体模拟煤岩层装填装置的挡板安装，对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体装填；步骤四，对高强气囊进行额定充气制作柔性传力垫层，将柔性传力垫层放置于装填相似模拟材料体上部裸露面与传力隔板之间；步骤五，在传力隔板上增放传力垫块至与伺服加载刚性试验机上顶部加载盘下的传载上轴接触，启动伺服加载刚性试验轴向油泵加载至柔性传力垫层与相似模拟材料体完全贴合接触；步骤六，关闭轴向油泵，启动伺服电液系统，采用伺服控制器设定伺服加载数据控制伺服加载进行至设定载荷状态，打开小型立体模拟煤岩层装填装置前挡板进行相似模拟巷道开挖；步骤七，相似模拟巷道架设与test系统连接的千分表，实现相似模拟巷道围岩变形的自动监测与采集，相似模拟巷道破坏后停止伺服加载，完成试验。进一步，在步骤一中，小型立体模拟煤岩层装置主要包括主架装置、基座与挡板，主架装置包括左侧墙板、右侧墙板、墙板螺孔、挡板螺栓与加强筋。本专利技术的优点和有益效果是：通过伺服加载柔性传力方式进行相似模拟，提高精确性及试验过程的安全性，该实验装置具有设计合理、操作简单、实验便捷、应力精确等特点，易于实现深部地下工程环境模拟试验的需要。附图说明图1是实现本专利技术一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法结构示意图。图中：1为传力隔板；2为高强气囊；3为左侧墙板；4为墙板螺孔；5为挡板；6为挡板螺栓；7为基座；8为右侧墙板；9为相似模拟材料体；10为加强筋；11为挡板螺孔；12为顶部加载盘；13为传载上轴；14为传力垫块；15为底部加载盘；16为伺服控制器；17为test系统；18为轴向油泵；19为伺服电液系统。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术提供了一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法。步骤一，采用槽钢制作伺服加载刚性机配套使用的小型立体模拟煤岩层装填装置，将小型立体模拟煤岩层装填装置放置于伺服加载刚性试验机上；步骤二、传力隔板1面积与相似材料装填面面积相同，基座7中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘15上的中心圆柱对接；步骤三、进行伺服加载刚性试验上小型立体模拟煤岩层装填装置的挡板5安装，对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体9装填；步骤四，对高强气囊2进行额定充气制作柔性传力垫层，将柔性传力垫层放置于装填相似模拟材料体9上部裸露面与传力隔板1之间；步骤五，在传力隔板1上增放传力垫块14至与伺服加载刚性试验机上顶部加载盘12下的传载上轴13接触，启动伺服加载刚性试验轴向油泵18加载至柔性传力垫层与相似模拟材料体9完全贴合接触；步骤六，关闭轴向油泵18，启动伺服电液系统19，采用伺服控制器16设定伺服加载数据控制伺服加载进行至设定载荷状态，打开小型立体模拟煤岩层装填装置前挡板5进行相似模拟巷道开挖；步骤七，相似模拟巷道架设与test系统17连接的千分表，实现相似模拟巷道围岩变形的自动监测与采集，相似模拟巷道破坏后停止伺服加载，完成试验。进一步，在步骤一中，小型立体模拟煤岩层装置主要包括主架装置、基座7与挡板5，主架装置包括左侧墙板3、右侧墙板8、墙板螺孔4、挡板螺栓6与加强筋10。本专利技术的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，采用槽钢制作伺服加载刚性机配套使用的小型立体模拟煤岩层装填装置，将小型立体模拟煤岩层装填装置放置于伺服加载刚性试验机上；步骤二、传力隔板面积与相似材料装填面面积相同，基座中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘上的中心圆柱对接；步骤三、进行伺服加载刚性试验上小型立体模拟煤岩层装填装置的挡板安装，对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体装填；步骤四，对高强气囊进行额定充气制作柔性传力垫层，将柔性传力垫层放置于装填相似模拟材料体上部裸露面与传力隔板之间；步骤五，在传力隔板上增放传力垫块至与伺服加载刚性试验机上顶部加载盘下的传载上轴接触，启动伺服加载刚性试验轴向油泵加载至柔性传力垫层与相似模拟材料体完全贴合接触；步骤六，关闭轴向油泵，启动伺服电液系统，采用伺服控制器设定伺服加载数据控制伺服加载进行至设定载荷状态，打开小型立体模拟煤岩层装填装置前挡板进行相似模拟巷道开挖；步骤七，相似模拟巷道架设与test系统连接的千分表，实现相似模拟巷道围岩变形的自动监测与采集，相似模拟巷道破坏后停止伺服加载，完成试验。...

【技术特征摘要】
1.一种伺服加载柔性传力立体相似模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，采用槽钢制作伺服加载刚性机配套使用的小型立体模拟煤岩层装填装置，将小型立体模拟煤岩层装填装置放置于伺服加载刚性试验机上；步骤二、传力隔板面积与相似材料装填面面积相同，基座中心开设圆孔和伺服加载刚性试验机底部加载盘上的中心圆柱对接；步骤三、进行伺服加载刚性试验上小型立体模拟煤岩层装填装置的挡板安装，对组成相似材料装填空间进行相似材料分层铺装至完成相似模拟材料体装填；步骤四，对高强气囊进行额定充气制作柔性传力垫层，将柔性传力垫层放置于装填相似模拟材料体上部裸露面与传力隔板之间；步骤五，在传力隔板上增放传力垫块至与伺服加载刚性试...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛亚军，吕鑫，姬红英，董帅，郝海春，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41