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专利号: 2018115801829
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,其包括:

承载框架单元,包括底座、立柱和横梁,所述立柱竖直设置在所述底座的上表面两侧,所述横梁水平固定在所述立柱的上部;

轴压加载单元,固定在所述底座的上表面中间位置处,且用于对试件施加自下而上的轴向压力;

冲击加载单元,固定在所述横梁上,且用于对试件施加自上而下的轴向冲击载荷;

围压加载单元,设置在所述轴压加载单元和冲击加载单元之间,它包括横向围压加载单元和纵向围压加载单元,用于对试件施加水平面内的围压;

加载控制单元,用于分别控制所述轴压加载单元、冲击加载单元和围压加载单元进行加载;

监测单元,用于监测所述试件在加载过程中的受力情况;

数据分析单元,与所述加载控制单元相连接,且所述数据分析单元用于接受所述监测单元的数据并处理分析。

2.如权利要求1所述的巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,所述轴压加载单元包括轴压加载油缸、轴压加载油箱和下压头,所述轴压加载油缸固定在所述底座上,所述轴压加载油箱与所述轴压加载油缸相连接,所述下压头的一端与所述轴压加载油缸相连接,其另一端竖直伸入到围压加载单元中并与所述试件的下表面相接触。

3.如权利要求2所述的巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,所述轴压加载油缸包括轴压加载缸体、轴压加载活塞、轴压加载活塞杆,所述轴压加载缸体的内部设有进油腔,所述轴压加载活塞滑动连接在所述轴压加载缸体内,所述轴压加载活塞杆的一端穿过所述轴压加载活塞伸入到所述进油腔中,所述轴压加载活塞杆的另一端与所述下压头的一端相连接,其中,所述轴压加载活塞杆的一端端部为弧面。

4.如权利要求1所述的巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,所述冲击加载单元包括冲击加载油缸、冲击加载油箱、上压头和承压柱,所述冲击加载油缸与所述横梁固定连接,且所述冲击加载油缸与所述冲击加载油箱相连接,所述承压柱的一端与所述冲击加载油缸的活塞杆相连接,其另一端与所述上压头的顶部相连接,所述上压头的底部与试件的上表面相接触。

5.如权利要求4所述的巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,所述围压加载单元包括压力室、两个围压加载油缸、围压加载油箱、两个第一侧向压头和两个第二侧向压头,试件设置在压力室中,所述围压加载油箱与所述两个围压加载油缸相连接,所述围压加载油缸的活塞杆与所述第一侧向压头相连接,所述两个第一侧向压头分别设置在所述压力室相邻两侧外部,所述两个第一侧向压头水平伸进所述压力室后与试件的相邻两个侧壁相接触,所述压力室内部与所述第一侧向压头相对的两个侧壁上分别设有一凹槽,两个凹槽内均安装有第二侧向压头,两个第二侧向压头与试件的其他两个相邻侧壁相接触。

6.如权利要求5所述的巷道围岩支护强度试验装置,其特征在于,所述监测单元包括相互连接的压力传感器和信号采集器,所述压力传感器分别设置在所述承压柱和上压头之间、所述第二侧向压头和试件之间,所述信号采集器与数据分析单元相连接。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的巷道围岩支护强度试验装置确定强度的方法,其特征在于,其包括以下步骤:第一步:采用应力解除法,测得巷道围岩的静态应力状态;

第二步:利用微震系统获得巷道围岩附近的动载特征,反推出试验的冲击载荷强度和频率;

第三步:取巷道围岩制成多个标准试件块;

第四步:加载试验

第4.1步:将试件放置在试验机上,调整试验机各压头的位置,并对试件施加一定的预紧力;

第4.2步:根据步骤一测得的巷道围岩静态力学状态,由横向围压加载单元模拟巷道的围压对试件施加固定不变的X向压力,由轴压加载单元对试件施加一个连续增加的Z向压力;由纵向围压加载单元对试件施加Y向支护力,设置Y向支护力的最小值为0;

第4.3步:对试件施加最小Y向支护力,根据步骤二得到的围岩冲击载荷强度和频率,对试件进行冲击加载,在冲击加载结束后,观察试件破坏情况;

第4.4步:更换试件,保持X向压力和Z向压力不变,提高Y向支护力,重复步骤4.1-4.3对更换后的试件进行加载试验,以此类推,每更换一次试件就提高一次支护力,每提高一次支护力,在加载试验后就观察试件破坏情况,从而寻找试件不会被破坏的支护力,根据支护力推算出支护强度,这个支护强度就是巷道围岩所需的支护强度。