本發(fā)明涉及一種加載裝置,尤其涉及一種巖石加載裝置,屬于地質(zhì)力學模擬實驗領域。

背景技術：

在我國是一個多山國家的背景下，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，資源的供給與經(jīng)濟發(fā)展步伐產(chǎn)生矛盾，資源的開發(fā)將加快，然而地上及淺層資源的消耗已將近枯竭，因而只能轉(zhuǎn)向大力發(fā)掘地下深部資源，隨之出現(xiàn)了大量的地下挖掘工程，其工程規(guī)模與技術難度世界也隨之加大。在開采過程中難免會遇到巖石，巖石隨著所處深度增加，地應力會隨之成指數(shù)倍數(shù)增長，因此在進行深部開挖工程中出現(xiàn)巖爆等動力災害的概率將會變大，工程事故的危害性也會顯著增加，造成大量人員傷亡、機械損壞、工期延誤和重大經(jīng)濟損失，已成為巖石地下工程和巖石力學領域的世界性難題。輕微的巖爆僅剝落巖片，無彈射現(xiàn)象。嚴重的可測到4.6級的震級，一般持續(xù)幾天或幾個月。發(fā)生巖爆的原因是巖體中有較高的地應力，并且超過了巖石本身的強度，同時巖石具有較高的脆性度和彈性。這時一旦地下工程破壞了巖體的平衡，強大的能量把巖石破壞，并將破碎巖石拋出。巖爆問題是挖掘過程中難以避免的問題，隨著深度的增加巖爆的發(fā)生越來越頻繁，巖爆災害已成為深部隧道開發(fā)過程中急需解決的嚴峻問題。采取積極主動的預防措施和強有力的施工支護，確保巖爆地段的施工安全，將巖爆發(fā)生的可能性及巖爆的危害降到最低。而預防巖爆的前提，在于探索巖爆形成的原因。研究能夠模擬出巖爆環(huán)境的機械結(jié)構(gòu)是探索巖爆形成原因和再現(xiàn)巖爆過程的關鍵技術難題。

研究一種能夠?qū)崿F(xiàn)巖石全斷面加載裝置對預防開挖過程中的巖爆現(xiàn)象有著積極的作用，但是在現(xiàn)有的加載技術中，沒有既能提供動載荷又能提供靜載荷加載的加載系統(tǒng)，無法模擬巖石在地底所受的動靜載荷的加載，本發(fā)明巖石全斷面自動化加載實驗裝置能提供大噸位動靜載荷，對處于深部巖石的受力模擬更加準確而且裝置上料方便。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于地質(zhì)力學模擬實驗的巖石加載實驗裝置，其目的是設計一種能實現(xiàn)對巖石進行動靜載荷組合加載實驗裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種巖石全斷面自動化加載實驗裝置，包括框架式上料結(jié)構(gòu)、固定外框架(7)，其特征在于：框架式上料結(jié)構(gòu)位于固定外框架(7)內(nèi)側(cè)；所述框架式上料結(jié)構(gòu)包括：電機(2)、電機固定板(4)、從動固定板(9)、上料板(8)、連接桿(6)、同步帶傳動(12)、主動輪(3)和從動輪(11)。

所述電機固定板(4)和從動固定板(9)的截面呈“l(fā)”形，一邊與地面平行，另一邊與地面垂直，兩邊相靠近的一側(cè)架設肋板；電機固定板(4)與從動固定板(9)對稱放置，電機固定板(4)與從動固定板(9)的垂直邊相靠近的一側(cè)通過連接桿(6)連接；所述的連接桿(6)兩端設有連接桿緊固裝置(10)；所述上料板(8)的截面呈“l(fā)”形，其垂直邊固定在從動固定板(9)的垂直邊上且靠近電機固定板(4)的一側(cè)；所述電機(2)固定在電機固定板(4)的水平邊且遠離地面的一側(cè)；所述主動輪(3)和從動輪(11)分別固定在電機固定板(4)和從動固定板(9)的水平邊且靠近地面的一側(cè)；電機(2)和主動輪(3)之間通過同步帶(12)連接；主動輪(3)和從動輪(11)布置在上料軌道(1)上。

所述電機固定板(4)垂直邊靠近從動固定板(9)的一側(cè)設有橫向液壓缸群(5)。

所述固定外框架(7)的截面呈“口”字形；其底邊的內(nèi)側(cè)設有底部加載板(15)，一個垂直邊的內(nèi)側(cè)設有側(cè)面加載板(16)，另一個垂直邊的內(nèi)側(cè)設有側(cè)面液壓剛?cè)?14)，頂邊的內(nèi)側(cè)設有頂部液壓缸群(13)；所述底部加載板(15)和側(cè)面加載板(16)與上料板(8)接觸。

所述底部加載板(15)和側(cè)面加載板(16)與上料板(8)接觸的一側(cè)分別布置自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)；所述自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)包括：底板(17)、可滑動軸承支座(18)、滾筒(19)、彈簧(20)和軸承(21)。

所述底板(17)的截面呈“凸”字形，底板(17)固定在底部加載板(15)或側(cè)面加載板(16)上；底板上表面設有矩形凹槽，矩形凹槽兩端分別設有圓孔，圓孔內(nèi)布置彈簧(21)；所述滾筒(19)布置在矩形凹槽內(nèi)，滾筒(19)兩端有延長軸，延長軸與軸承(21)過盈配合；所述軸承(21)的外徑與可滑動軸承支座(18)的內(nèi)徑過盈配合；所述可滑動軸承支座(18)的底部固定在彈簧(21)上。

一種用于地質(zhì)力學模擬實驗的巖石全斷面自動化加載實驗裝置，其目的是設計一種能實現(xiàn)對巖石進行三方向動靜組合加載實驗裝置。三個液壓缸群的行程分別位于x、y、z方向?？蚣苁缴狭辖Y(jié)構(gòu)裝有電機，電機通過同步帶驅(qū)動上料結(jié)構(gòu)沿上料軌道運動，巖石放置于上料板上，框架式上料結(jié)構(gòu)將巖石運送到含有自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)的加載臺，適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)的高度取決于壓力的大小，減少上料過程中上料板與加載臺的摩擦。然后在三個液壓缸群的作用下實現(xiàn)三方向的加載，液壓缸群中具有沖擊缸能進行動載荷的加載。

自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)能夠給上料板8提供具有彈性的支承力，這樣可以減少在上料過程中底面加載板15、側(cè)面加載板16與上料板8直接摩擦，增加了系統(tǒng)精度，當上料完成后，在載荷的作用下，上料板8會與加載臺直接接觸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為本發(fā)明的左視圖。

圖3為本發(fā)明的俯視圖。

圖4為本發(fā)明隱藏1、9、10、11后的右視圖。

圖5為本發(fā)明的框架式上料結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖6為本發(fā)明的框架式上料結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖7為本發(fā)明的自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)主視圖。

圖8為本發(fā)明的自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)俯視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1

一種巖石全斷面自動化加載實驗裝置，包括框架式上料結(jié)構(gòu)、固定外框架7、自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)三部分。其中，框架式上料結(jié)構(gòu)位于固定外框架7內(nèi)側(cè)，所述框架式上料結(jié)構(gòu)包括：電機2、電機固定板4、從動固定板9、上料板8、連接桿6、同步帶傳動12、主動輪3和從動輪11。電機固定板4和從動固定板9的截面呈“l(fā)”形，一邊與地面平行，另一邊與地面垂直，兩邊相靠近的一側(cè)架設肋板；電機固定板4與從動固定板9對稱放置，電機固定板4與從動固定板9的垂直邊相靠近的一側(cè)通過連接桿6連接；連接桿6兩端設有連接桿緊固裝置10。

所述上料板8的截面呈“l(fā)”形，其垂直邊固定在從動固定板9的垂直邊上且靠近電機固定板4的一側(cè)；電機2固定在電機固定板4的水平邊且遠離地面的一側(cè)；所述主動輪3和從動輪11分別固定在電機固定板4和從動固定板9的水平邊且靠近地面的一側(cè)；電機2通過同步帶12帶動主動輪3運動；主動輪3和從動輪11布置在上料軌道1上。通過控制電機2驅(qū)動電機固定板4通過連接桿6帶動整個框架式上料結(jié)構(gòu)沿著上料軌道1進行橫向運動至指定位置。

電機固定板4垂直邊靠近從動固定板9的一側(cè)設有橫向液壓缸群5。所述固定外框架7的截面呈“口”字形；其底邊的內(nèi)側(cè)設有底部加載板15，一個垂直邊的內(nèi)側(cè)設有側(cè)面加載板16，另一個垂直邊的內(nèi)側(cè)設有側(cè)面液壓剛?cè)?4，頂邊的內(nèi)側(cè)設有頂部液壓缸群13；所述底部加載板15和側(cè)面加載板16與上料板8接觸。巖石的加載是由橫向液壓缸群5、頂部液壓缸群13和側(cè)面液壓缸群14共同作用，其中有靜液壓缸和沖擊缸，能夠提供x、y、z三個方向的靜載荷和動載荷。

自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)分別布置在底部加載板15和側(cè)面加載板16與上料板8接觸的一側(cè)；所述自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)包括：底板17、可滑動軸承支座18、滾筒19、彈簧20和軸承21。所述底板17的截面呈“凸”字形，底板17固定在底部加載板15或側(cè)面加載板16上；底板上表面設有矩形凹槽，矩形凹槽兩端分別設有圓孔，圓孔內(nèi)布置彈簧21；所述滾筒19布置在矩形凹槽內(nèi)，滾筒19兩端有延長軸，延長軸與軸承21過盈配合；所述軸承21的外徑與可滑動軸承支座18的內(nèi)徑過盈配合；所述可滑動軸承支座18的底部固定在彈簧21上。

自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)能夠給上料板8提供具有彈性的支承力，這樣可以減少在上料過程中底面加載板15、側(cè)面加載板16與上料板8直接摩擦，增加了系統(tǒng)精度，當上料完成后，在載荷的作用下，上料板8會與加載臺直接接觸。

實施例2

結(jié)合圖1-圖8所示，一種用于地質(zhì)力學模擬實驗的巖石全斷面自動化加載實驗裝置，其目的是設計一種能實現(xiàn)對巖石進行三方向動靜組合加載實驗裝置，包括固定外框架7、側(cè)面液壓缸群14、頂部液壓缸群13、橫向液壓缸群5、上料軌道1、框架式上料結(jié)構(gòu)和自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)；所述的側(cè)面液壓缸群14與頂部液壓缸群13固定于固定外框架上7；所述的橫向液壓缸群5聯(lián)接固定于框架式上料結(jié)構(gòu)；其中框架式上料結(jié)構(gòu)包括電機2、電機固定板4、從動固定板9、上料板8、連接桿6、連接桿緊固裝置10、同步帶傳動12和輪子。上述各裝置之間緊密配合構(gòu)成一套巖石全斷面自動化加載實驗裝置。

結(jié)合圖1、圖2、圖3，巖石的加載是由橫向液壓缸群5、頂部液壓缸群13和側(cè)面液壓缸群14共同作用，其中有靜液壓缸和沖擊缸，能夠提供x、y、z三個方向的靜載荷和動載荷。

結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖5、圖6，框架式上料結(jié)構(gòu)主要由上料軌道1、電機2、主動輪3、電機固定板4、橫向液壓缸群5、連接桿6、上料板8、從動固定板9和從動輪11組成。通過控制電機2驅(qū)動電機固定板4通過連接桿6帶動整個框架式上料結(jié)構(gòu)沿著上料軌道1進行橫向運動至指定位置。

結(jié)合圖4、圖7、圖8，在框架式上料結(jié)構(gòu)上料過程中，上料板8與底面加載板15、側(cè)面加載板16相互接觸，其中底面加載板15與側(cè)面加載板16分別安裝有自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)，自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)能夠給上料板8提供具有彈性的支承力，這樣可以減少在上料過程中底面加載板15、側(cè)面加載板16與上料板8直接摩擦，增加了系統(tǒng)精度，當上料完成后，在載荷的作用下，上料板8會與加載臺直接接觸。其中自適應彈性滾筒結(jié)構(gòu)包括底板17、可滑動軸承支座18、滾筒19、彈簧20和軸承21。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。本發(fā)明能準確模擬實際中的深部巖體受力狀況，有助于人們了解深部巖石工程現(xiàn)象的發(fā)生機理。