本发明专利技术公开了一种采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置及试验方法，该采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，包括框架、可调层面和高度调节机构，所述框架底端的基板左端和右端分别连接有左框架和右框架，基板上钻有可调节条形孔，所述可调层面左端与左框架活动连接、下端通过可转动锚栓连接高度调节机构，所述高度调节机构底部通过固定螺栓与螺纹孔旋紧后固定在基板上，固定螺栓上端依次固定连接有高度粗调座和下支撑螺杆、高度微调套筒、上支撑螺杆、可转动锚栓、可调层面。该装置可以按需要调节可调层面的倾角且实验现象明显，可以更好的模拟岩层状态和更好的模拟矿山采动坡体变形破坏失稳后的运移状态且。体变形破坏失稳后的运移状态且。体变形破坏失稳后的运移状态且。
【技术实现步骤摘要】
一种采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及一种采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置及试验方法，属于矿山采动坡体变形
技术介绍
[0002]现有的矿山采动相似模拟试验在进行试验的过程中，需要在模型中充填相似材料来模拟煤层、基岩、上覆岩层及地表坡体，并通过人工开挖相似材料或用电阻丝加热使石蜡融化来模拟地下采动对坡体的影响。
[0003]现有矿山采动相似模拟试验的不足之处有：1.岩层面与水平面之间的倾角无法随意调节，模型不能模拟不同倾角的岩层；2.相似材料的充填效果较差，不能很好地模拟岩层状态；3.采用电阻丝加热融化石蜡的方法很难将开采范围内的石蜡全部融化，且在石蜡中安装电阻丝也较困难，实验方法较为麻烦；4.实验现象不明显，不足以模拟其采动影响后的运移状态。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置及试验方法，该装置可适用不同倾角的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验，更好地模拟岩层状态以满足不同埋深煤层和不同层面形态的需求，对于埋深浅的单一煤层，还可通过调节高度微调套筒来模拟煤层采空区，以适应不同开采方式，从而达到模拟煤层开采对坡体的影响。
[0005]本专利技术是这样构成的：一种采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，包括框架、可调层面和高度调节机构，所述框架底端的基板左端固定连接有左框架，基板的右端固定连接有右框架，所述基板前后两侧安装有前挡板和后挡板，在左框架、右框架、前挡板和后挡板包围的区域内设置有可调层面，所述可调层面是由可拼接组成的分段式支撑块组成，每段分段式支撑块下端连接有四组对角设置的高度调节机构。
[0006]进一步，所述高度调节机构包括高度粗调座、下支撑螺杆、高度微调套筒以及上支撑螺杆，所述的高度粗调座固定连接在基板上，所述高度粗调座上开设有不同高度的卡孔，所述下支撑螺杆的下端通过定位销与卡孔连接，在下支撑螺杆的上端螺纹连接有高度微调套筒，在高度微调套筒上螺纹连接有上支撑螺杆，所述上支撑螺杆通过可转动锚栓转动连接有分段式支撑块。
[0007]进一步，所述基板上开设有可调节条形孔，在可调节条形孔内穿入有固定螺栓，所述固定螺栓将高度粗调座与基板固定连接在一起。
[0008]进一步，所述可调层面左端与左框架接触。
[0009]进一步，所述上支撑螺杆上设置有刻度。
[0010]进一步，所述框架的顶部还安装有模拟降雨系统，所述模拟降雨系统包括支撑架，在支撑架的侧部固定安装有主水管，在支撑架的顶部均布安装有分水管，在每根分水管上
均布安装有水雾喷头，所述主水管与所有分水管连接，在主水管上按水流方向依次安装有流量控制阀和水压表。
[0011]进一步，所述基板、左框架和右框架的前后两边均开有凹槽，在前后凹槽内分别滑动安装有一组前挡板和一组后挡板。
[0012]同时本专利技术还提供了一种基于采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置的模拟试验方法，其特征在于包括以下步骤：
[0013]步骤一、首先根据需要的角度计算出可调层面的高度及高度调节机构需要调整的高度值，然后将下支撑螺杆调节到合适的卡孔位置，使高度调节机构的高度接近但小于计算出高度值，最后旋转高度微调套筒，使得高度微调套筒上的刻度上的数值加上高度粗调座上调整的卡孔高度等于计算出的高度调节机构需要调整的高度，从而将可调层面上的各个分段式支撑块调节至预定倾斜角度，使整个可调层面形成需要的倾斜角度；
[0014]步骤二、在可调层面上均匀涂抹一层明矾，模拟层面与下部岩层之间软弱夹层的摩擦面，以使其粘聚力和内摩擦角与软弱夹层的实际情况相符，然后将配好的岩层相似材料装入框架内，捣固压实，并用刮刀抹平，随着配好的岩层相似材料的不断充填，前挡板和后挡板也随之不断向上安装，直至相似模型制作完成；
[0015]步骤三、待相似模型干燥3天后拆去前挡板，在相似模型的前侧面画上墨斗标记线，然后在墨斗标记线向相似模型内均匀插入大头针，将大头针编好序号作为观测点，待相似模型继续通风干燥2天后拆去后挡板，待相似模型稳定后开始进行可调层面的高度调节和层面岩层模型形态变化的观测，即：根据刻度调节高度微调套筒改变可调层面的形态，模拟地下开挖煤层形成的采空区或模拟地下开挖后的上覆岩层面的下沉量，观察相似模型前侧面上的大头针的位置变化，用来模拟煤层开采对坡体的影响。
[0016]进一步，当需要模拟降雨影响因素的情况时，根据相似模型模拟的地质原型所在地地质资料得到当地的降雨强度，通过调节流量控制阀来控制进水量模拟降雨强度，用雨量计测量得到相同降雨强度下水压表显示的水压值，通过保持水压来模拟长时间降雨，直到相似模型崩滑，由此可以模拟地下采矿和地表降水耦合作用对坡体稳定性的影响。
[0017]由于采用了上述技术方案，本专利技术的优点在于：本专利技术可适用不同倾角的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验，更好地模拟岩层状态以满足不同埋深煤层和不同层面形态的需求，对于埋深浅的单一煤层，还可通过调节高度微调套筒来模拟煤层采空区，以适应不同开采方式，从而达到模拟煤层开采对坡体的影响。当煤层埋深较深时，可改用可调层面模拟岩层面，间接模拟地下开挖对坡体的影响，大大节省了配制和充填层面以下相似材料的时间，节约材料用量，且实验现象明显，数值模拟计算结果较人工开挖更为准确，可操作性更强。搭建上模拟降雨系统可以探究地下采矿和地表降水耦合作用对坡体稳定性的影响。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图；
[0019]图2为高度调节机构剖面图；
[0020]图3为一段可调层面俯视图；
[0021]图4为相似模型图；
[0022]图5为模拟降雨系统的结构示意图。
[0023]附图标记说明：1
‑
框架，101
‑
基板，102
‑
左框架，103
‑
右框架，104
‑
可调节条形孔，105
‑
前挡板，106
‑
后挡板，2
‑
可调层面，3
‑
高度调节机构，301
‑
固定螺栓，302
‑
高度粗调座，303
‑
下支撑螺杆，304
‑
高度微调套筒，305
‑
上支撑螺杆，306
‑
可转动锚栓，4
‑
相似模型，401
‑
大头针，402
‑
墨斗标记线，5
‑
模拟降雨系统图，501
‑
支撑架，502
‑
水管，503
‑
流量控制阀，504
‑
水压表，505
‑
水雾喷头。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，包括框架(1)、可调层面(2)和高度调节机构(3)，其特征在于：所述框架(1)底端的基板(101)左端固定连接有左框架(102)，基板(101)的右端固定连接有右框架(103)，所述基板(101)前后两侧安装有前挡板(105)和后挡板(106)，在左框架(102)、右框架(103)、前挡板(105)和后挡板(106)包围的区域内设置有可调层面(2)，所述可调层面(2)是由可拼接组成的分段式支撑块(201)组成，每段分段式支撑块(201)下端连接有四组对角设置的高度调节机构(3)。2.根据权利要求1所述的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，其特征在于：所述高度调节机构(3)包括高度粗调座(302)、下支撑螺杆(303)、高度微调套筒(304)以及上支撑螺杆(305)，所述的高度粗调座(302)固定连接在基板(101)上，所述高度粗调座(302)上开设有不同高度的卡孔，所述下支撑螺杆(303)的下端通过定位销(308)与卡孔连接，在下支撑螺杆(303)的上端螺纹连接有高度微调套筒(304)，在高度微调套筒(304)上螺纹连接有上支撑螺杆(305)，所述上支撑螺杆(305)通过可转动锚栓(306)转动连接有分段式支撑块(201)。3.根据权利要求2所述的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，其特征在于：所述基板(101)上开设有可调节条形孔(104)，在可调节条形孔(104)内穿入有固定螺栓(301)，所述固定螺栓(301)将高度粗调座(302)与基板(101)固定连接在一起。4.根据权利要求1所述的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，其特征在于：所述可调层面(2)左端与左框架(102)接触。5.根据权利要求1所述的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，其特征在于：所述上支撑螺杆(305)上设置有刻度(307)。6.根据权利要求1所述的采动坡体变形破坏失稳相似模拟试验装置，其特征在于：所述框架(1)的顶部还安装有模拟降雨系统(5)，所述模拟降雨系统(5)包括支撑架(501)，在支撑架(501)的侧部固定安装有主水管(502)，在支撑架(501)的顶部均布安装有分水管(506)，在每根分水管(506)上均布安装有水雾喷头(505)，所述主水管(502)与所有分水管(506)连接，在主水管(502)上按水流方向依次安装有流量控制阀(503)和水压...
【专利技术属性】
技术研发人员：代张音，蒙文富，陈有成，范芮雯，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。