本實用新型涉及礦山、巖土等工程領(lǐng)域物理模擬研究，尤其涉及礦山、巖土等工程領(lǐng)域物理模擬研究中物理相似模擬實驗在復雜地質(zhì)條件下的模擬及相關(guān)數(shù)據(jù)測量，具體涉及一種可調(diào)角度的三維物理相似模擬實驗架。

背景技術(shù)：

物理相似模擬實驗技術(shù)，自前蘇聯(lián)時期發(fā)展至今已有將近一個世紀，其對實際工程中相關(guān)數(shù)據(jù)的測量及借鑒具有重要的意義，已經(jīng)解決了很多實際工程中因無法測量或者測量難等造成的數(shù)據(jù)短缺問題。物理模擬實驗是礦山、巖土、地質(zhì)等學科重要研究手段之一，實驗中物理相似模擬實驗架可以用來模擬各種實際工程地質(zhì)條件，為工程實踐中的支護及工作面應力應變和圍巖穩(wěn)定性變化提供各種參數(shù)。因此，物理相似模擬實驗的技術(shù)水平與實際工程問題有很大程度的關(guān)聯(lián)。但是，物理模擬實驗中的實驗架由于結(jié)構(gòu)簡單，導致很多地層條件難以清楚再現(xiàn)，且架子在移動或者轉(zhuǎn)動(為實現(xiàn)大傾角地層條件)過程中，由于各種問題會經(jīng)常出現(xiàn)模型坍塌的現(xiàn)象，造成實驗的失敗，及數(shù)據(jù)的難以采集。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是物理模擬實驗中的地質(zhì)條件問題，提供一種實驗室物理模擬實驗用的三維立體模型架，并對其運行原理進行說明，使用其可實現(xiàn)復雜地質(zhì)條件，尤其是大傾角地質(zhì)條件的模擬，從而對大傾角方面的相似模擬實驗進行程序簡化，使得實驗的成功率大大提高，相比較平面架來說，其實驗現(xiàn)象更加真實可靠，實驗效果更加明顯。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了如下技術(shù)方案：

一種可調(diào)角度的三維物理相似模擬實驗架，包括外部結(jié)構(gòu)架和內(nèi)部架，外部結(jié)構(gòu)架兩端設(shè)有角度確定板，角度確定板上設(shè)有調(diào)角度軌道；內(nèi)部架前后兩側(cè)底部分別設(shè)有導向滑輪，后端導向滑輪與外部結(jié)構(gòu)架活動鉸接，前端導向滑輪與調(diào)角度軌道配合；在外部結(jié)構(gòu)架底部設(shè)有液壓缸及其支架，液壓缸作用在內(nèi)部架上。

進一步的，所述外部結(jié)構(gòu)架前端為傾斜結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述外部結(jié)構(gòu)架前端設(shè)有方便裝料的階梯狀支撐梁。

進一步的，所述角度確定板通過焊接在外部結(jié)構(gòu)架底部的支撐立柱支撐。

進一步的，所述外部結(jié)構(gòu)架左右兩側(cè)設(shè)有支撐橫梁。

進一步的，所述內(nèi)部架底部設(shè)有底板支撐梁。

進一步的，所述內(nèi)部架在其每個側(cè)部均設(shè)有開切眼鋼槽固定孔。

進一步的，所述內(nèi)部架底部設(shè)有防滑裝置。

進一步的，所述內(nèi)部架的前端導向滑輪上設(shè)有角度指示針，角度確定板上設(shè)有刻度，角度指示針與角度確定板上的刻度相匹配。

本實用新型公開的一種可調(diào)角度的三維物理相似模擬實驗架，具有以下有益效果：

1.該架子操作簡單，相比較以前的實驗架，可由一人使用液壓缸來進行架子的角度的調(diào)整，相比較以前的架子，更節(jié)省人力，并提高實驗的成功率；

2.以往物理模擬實驗架，進行角度調(diào)節(jié)時需要找中心點，利用量角器水平儀等進行調(diào)整，該架子邊緣設(shè)計有角度值，且經(jīng)過精密的測量，可直接調(diào)節(jié)實驗所需角度，角度范圍在0°-90°，需一人操作，不涉及其他設(shè)備，簡化了實驗過程；

3.本實用新型周圍用高強度透明材料板防護，可實際觀察周圍地質(zhì)條件的變化，使得實驗更加立體，現(xiàn)象容易觀察，結(jié)果更加真實：

4.本實用新型有預留開切眼，可簡化實驗程序，使得實驗更加的真實、簡單。

附圖說明

圖1是實驗架整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是內(nèi)部架結(jié)構(gòu)圖；

附圖標記說明：1-外部結(jié)構(gòu)架；2-導向滑輪；3-支撐橫梁；4-液壓缸及其支架；5-調(diào)角度軌道；6-角度確定板；7-支撐立柱；8-階梯狀支撐梁；9-裝料區(qū)；10-底板支撐梁；11-角度指示針；12-防滑裝置；13-開切眼槽鋼固定孔。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步描述。

請參見圖1-圖2。

實施例1

一種可調(diào)角度的三維物理相似模擬實驗架，包括外部結(jié)構(gòu)架1和內(nèi)部架，外部結(jié)構(gòu)架1兩端設(shè)有角度確定板6，角度確定板6上設(shè)有調(diào)角度軌道5；內(nèi)部架前后兩側(cè)底部分別設(shè)有導向滑輪2，后端導向滑輪與外部結(jié)構(gòu)架1活動鉸接，前端導向滑輪與調(diào)角度軌道5配合；在外部結(jié)構(gòu)架1底部設(shè)有液壓缸及其支架4，液壓缸作用在內(nèi)部架上。

實施例2

本實施例中，所述外部結(jié)構(gòu)架1前端為傾斜結(jié)構(gòu)。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例3

本實施例中，所述外部結(jié)構(gòu)架1前端設(shè)有方便裝料的階梯狀支撐梁8。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例4

本實施例中，所述角度確定板6通過焊接在外部結(jié)構(gòu)架1底部的支撐立柱7支撐。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例5

本實施例中，所述外部結(jié)構(gòu)架1左右兩側(cè)設(shè)有支撐橫梁3。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例6

本實施例中，所述內(nèi)部架底部設(shè)有底板支撐梁10。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例7

本實施例中，所述內(nèi)部架在其每個側(cè)部均設(shè)有開切眼鋼槽固定孔13。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例8

本實施例中，所述內(nèi)部架底部設(shè)有防滑裝置12。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

實施例9

本實施例中，所述內(nèi)部架的前端導向滑輪上設(shè)有角度指示針11，角度確定板6上設(shè)有刻度，角度指示針11與角度確定板6上的刻度相匹配。本實施例的其余技術(shù)方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術(shù)方案也適用于其余實施例。

本實用新型一種可調(diào)角度的三維物理相似模擬實驗架，根據(jù)相似模擬實驗實際地質(zhì)條件，選擇相應的高強度透明材料作為實驗用底板及周圍護幫版，以觀察實驗地質(zhì)條件的變化；然后將模型底板旋轉(zhuǎn)至與水平面相平，以進行內(nèi)部架的固定；其次按照實驗地層不同配比在模型架上依次裝填煤層，直接頂，基本頂；裝填完畢后可以旋轉(zhuǎn)內(nèi)部架至需要的地質(zhì)條件，也可待模型干燥后再進行旋轉(zhuǎn)；最后進行具體的實驗，即模型的開挖，及模型液壓支架的推移，進行裝架時步驟如下：

進行實驗架中模型的鋪裝時，先使用下部的液壓缸進行模型架的角度的調(diào)整，將模型裝料部分調(diào)至水平面，然后進行固定；待架子水平后，在周圍及底板加裝高強度透明材料板，使得架子內(nèi)部形成空間；然后將料按配比進行配置，進行裝料，在裝料過程中可根據(jù)需要在內(nèi)部架左右加裝相應的槽鋼，以方便待模型干燥以后進行的模擬煤層開采；

在裝填完后，待模型凝固后，可以進行相應的實驗。首先將水平的內(nèi)部架旋轉(zhuǎn)至相應的角度，然后將模擬開切眼處的槽鋼拆除，以進行煤層的開挖。

進一步的，本實用新型中物理模擬實驗架模型部分可按1：100的比例進行實際地質(zhì)條件的模擬，模擬架水平條件下的高為0.6m，可模擬煤層關(guān)鍵層以下的地質(zhì)條件，模型的長度跟寬度均為1.7m，可滿足150m的實際工作面長度，可進行初次來壓及多次周期來壓的模擬，且模型架在制作時可根據(jù)實際地質(zhì)條件進行尺寸的適當調(diào)整。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，而非對其限制；應當指出，盡管參照上述各實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，其依然可以對上述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或?qū)ζ渲胁糠只蛘呷考夹g(shù)特征進行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應的技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。