本實(shí)用新型屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于室內(nèi)研究沖擊地壓發(fā)生時(shí)巖石爆裂過(guò)程模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

沖擊地壓是巖石工程中圍巖體的突然破壞，并伴隨著巖體中應(yīng)變能的突然釋放，是一種巖石破裂過(guò)程失穩(wěn)現(xiàn)象。往往造成開(kāi)挖工作面的嚴(yán)重破壞、設(shè)備損壞和人員傷亡，已成為巖石地下工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。

研究沖擊地壓發(fā)生規(guī)律，不僅要通過(guò)理論分析、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，更要通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)探索其本質(zhì)規(guī)律。而根據(jù)現(xiàn)理論分析認(rèn)為，在室內(nèi)模擬巖石爆裂現(xiàn)象，關(guān)鍵問(wèn)題在于煤、巖試件受到爆裂破壞的過(guò)程中圍壓很難繼續(xù)保持，也就是存在“支承效應(yīng)”問(wèn)題。通過(guò)合理的加載方式，實(shí)現(xiàn)迅速補(bǔ)充加載的巖石爆裂實(shí)驗(yàn)室模擬，一直以來(lái)都是巖體工程領(lǐng)域探索的前沿課題之一。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)試件迅速補(bǔ)充加載，有學(xué)者提出了鋼絞線加載系統(tǒng)和彈簧加載系統(tǒng)。但是彈簧加載系統(tǒng)存在加載剛度和荷載有限的缺點(diǎn)，而鋼絞線加載系統(tǒng)雖然加載剛度和荷載提高了，但由于鋼絞線材料限制，回彈效果有限，限制了其補(bǔ)充加載的效果。因此目前沒(méi)有設(shè)備能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)試件迅速補(bǔ)充加載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提出了一種可以使煤、巖試件承受一定荷載爆裂后能夠及時(shí)得到補(bǔ)充加載的單軸模擬試驗(yàn)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可采用下述技術(shù)方案：

一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置, 其特征在于：包括試件、底座、加載蓋、加載油缸、下加載墊塊、上加載墊塊、反力鋼絞線、強(qiáng)力彈簧、彈簧墊板和油源；所述的試件，為正方塊形狀；所述的底座，左右兩端各有一排相間排列的通孔，通孔下部有圓柱型凹槽；所述的加載蓋，為上下大小不同的長(zhǎng)方體凸臺(tái)形狀，其左右兩端各有一排相間排列的通孔；所述的加載油缸，與油源相連；所述的下加載墊塊，為長(zhǎng)方體形狀，其上部開(kāi)有正方形凹槽；所述的上加載墊塊，為長(zhǎng)方體形狀，其下部開(kāi)有正方形凹槽；所述的反力鋼絞線，共有兩排，其中任意一條的一端通過(guò)螺栓固定在底座上，另一端通過(guò)螺栓固定在加載蓋上；所述的彈簧墊板，為圓餅形狀。

在上述的一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置中,所述的試件上下端分別放置于上加載墊塊和下加載墊塊的凹槽中，其作用在于限定試件的安裝位置，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中防止試件發(fā)生偏斜。

在上述的一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置中,所述的加載油缸下端支撐在底座上，上端與下加載墊塊貼合接觸，并對(duì)其施加壓力。

在上述的一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置中,所述的強(qiáng)力彈簧兩端分別焊接至彈簧墊板，組成彈簧-墊板組合體。

在上述的一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置中,包括應(yīng)力傳感器和位移傳感器，其作用是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)試件受力和變形情況。

在上述的一種巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置中,所述的彈簧-墊板組合體上下端分別焊接至反力鋼絞線。

本實(shí)用新型的原理和優(yōu)點(diǎn)是：

地下工程圍巖的破壞問(wèn)題可以近似認(rèn)為是軸對(duì)稱問(wèn)題，因此，取其一部分(即本實(shí)用新型所述正方體試件)進(jìn)行試驗(yàn)即可反映圍巖整體的性質(zhì)。

根據(jù)目前研究認(rèn)為，試件破壞迅速并產(chǎn)生一定的位移，普通試驗(yàn)機(jī)加載速度有限；本實(shí)用新型通過(guò)多根反力鋼絞與強(qiáng)力彈簧代替普通試驗(yàn)機(jī)的立柱對(duì)試件施加反力，試件破壞時(shí)反力鋼絞線與強(qiáng)力彈簧會(huì)瞬間收縮，對(duì)試件進(jìn)行破壞能量的迅速補(bǔ)充，滿足了巖石爆裂的發(fā)生條件；相對(duì)于單純反力鋼絞線和單純彈簧加載系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用的反力鋼絞線和強(qiáng)力彈簧組合可以在獲得更大的剛度和荷載條件的同時(shí)具有較大反力的優(yōu)點(diǎn)，能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)試件敘述補(bǔ)充加載。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置的立體剖視結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1、試件；2、底座；3、加載蓋；4、加載油缸；5、下加載墊塊；6、上加載墊塊；7、反力鋼絞線；8、強(qiáng)力彈簧；9、彈簧墊板。

具體實(shí)施方式

以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。

如圖1至圖2所示，本巖石爆裂單軸模擬試驗(yàn)裝置, 包括試件1、底座2、加載蓋3、加載油缸4、下加載墊塊5、上加載墊塊6、反力鋼絞線7、強(qiáng)力彈簧8、彈簧墊板9和油源。

所述的試件1，為正方塊形狀。

所述的底座2，左右兩端各有一排相間排列的通孔，通孔下部有圓柱型凹槽。

所述的加載蓋2，為上下大小不同的長(zhǎng)方體凸臺(tái)形狀，其左右兩端各有一排相間排列的通孔。

所述的加載油缸4，與油源相連。

所述的下加載墊塊5，為長(zhǎng)方體形狀，其上部開(kāi)有正方形凹槽。

所述的上加載墊塊6，為長(zhǎng)方體形狀，其下部開(kāi)有正方形凹槽。

所述的反力鋼絞線7，共有兩排，其中任意一條的一端通過(guò)螺栓固定在底座2上，另一端通過(guò)螺栓固定在加載蓋3上。

所述的彈簧墊板8，為圓餅形狀。

所述的試件1上下端分別放置于上加載墊塊6和下加載墊塊5的凹槽中，其作用在于限定試件1的安裝位置，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中防止試件1發(fā)生偏斜。

所述的加載油缸4下端支撐在底座2上，上端與下加載墊塊5貼合接觸，并對(duì)其施加壓力。

所述的強(qiáng)力彈簧8兩端分別焊接至彈簧墊板9，組成彈簧-墊板組合體。

所述的彈簧-墊板組合體上下端分別焊接至反力鋼絞線8。

本裝置較好的避免了常規(guī)剛性加壓對(duì)荷載造成支撐效應(yīng)的影響，故較逼真的模擬了巖石爆裂的破壞情況。

本文中所描述的具體實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體的實(shí)施方式的一種，本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型對(duì)所描述的具體實(shí)施方式進(jìn)行的通常變化或替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。