一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及測試測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦生產(chǎn)過程中，對采動覆巖中導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度進行研究，掌握覆巖的移動破壞規(guī)律及導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度情況，從而合理確定煤層的安全開采上限和采煤方法，對于實現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)、保水采煤及地面生態(tài)環(huán)境保護，都具有十分重要的理論意義和實際價值。
[0003]以往對導(dǎo)水裂隙帶的研究中，一般采用二維平面相似材料模擬，采用外部觀察的方法對導(dǎo)水裂隙帶高度進行觀測。由于二維平面模型無橫向尺寸，且其邊界條件也做了很大的簡化，模擬結(jié)果往往與實際情況存在著較大的差異。同二維平面模型相比，三維立體模型可以很好的克服這些缺點。但是由于三維立體模型的裂隙主要發(fā)生在模型內(nèi)部，從外部很難進行觀測。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，目前沒有一種裝置和方法能有效觀測三維立體模型內(nèi)部的導(dǎo)水裂隙帶高度。
[0004]基于以上技術(shù)問題，本實用新型提供了一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置及方法，其通過在需要觀測的位置放置內(nèi)貼片鋁合金外殼應(yīng)變計，觀測應(yīng)變儀周圍四個點處的主應(yīng)力大小。由于巖體總是存在不連續(xù)性，其抗拉強度遠小于抗壓強度，所以模型內(nèi)部的破壞形式以拉破壞為主。根據(jù)巖石破壞強度理論，可以得到測點處裂隙帶的發(fā)育情況。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種裝置和方法，對三維相似材料模擬實驗中模型內(nèi)部裂隙帶發(fā)育狀況進行觀測。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置，其包括計算機(5)、動態(tài)電阻應(yīng)變儀(3)、A/D轉(zhuǎn)換器(4)、導(dǎo)線
(2)和應(yīng)變計(I);其中，所述應(yīng)變計(I)為內(nèi)空的封閉式構(gòu)造，且所述應(yīng)變計的內(nèi)壁貼有四組應(yīng)變花(8)，所述應(yīng)變花上覆蓋有防潮硅橡膠(12)，所述應(yīng)變計(I)為豎直排列的多個，且所述應(yīng)變計(I)均采用各自的導(dǎo)線(2)與所述動態(tài)電阻應(yīng)變儀(3)連接，所述動態(tài)電阻應(yīng)變儀(3)與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述計算機連接。
[0007]進一步，作為優(yōu)選，應(yīng)變計I的外部設(shè)置有應(yīng)變計外殼7，所述應(yīng)變計外殼7為彈性模量已知的鋁合金材料制成。應(yīng)變計外殼7的一個端面為錐形，另一個端平面為圓筒狀，且所述應(yīng)變計的平面端口一側(cè)留有導(dǎo)線出孔6。應(yīng)變花8位于所述的應(yīng)變計外殼7的鋁合金圓筒內(nèi)壁中部且等間距布置，每個所述應(yīng)變計I包含四組應(yīng)變花8。
[0008]進一步，作為優(yōu)選，應(yīng)變花8為45°應(yīng)變花，每組應(yīng)變花包含3個應(yīng)變片，分別為應(yīng)變片一 9，應(yīng)變片二 10，應(yīng)變片三11，且應(yīng)變片一 9，應(yīng)變片二 10，應(yīng)變片三11為箔式應(yīng)變片。
[0009]進一步，作為優(yōu)選，所述的防潮硅橡膠(12)為室溫固化硅橡膠。
[0010]進一步，作為優(yōu)選，所述的應(yīng)變計外殼(7)的圓筒內(nèi)徑為40_，壁厚為3_，高總體為55mm，其中錐形部分垂高為10mm，應(yīng)變計(I)的平面端口的導(dǎo)線從導(dǎo)線出孔(6)導(dǎo)出后用密封膠密封，所述的應(yīng)變花(8)采用45°的形式粘貼在應(yīng)變計內(nèi)壁，應(yīng)變花(8)位于應(yīng)變計外殼(7)的鋁合金圓筒內(nèi)壁中部，應(yīng)變花(8)貼好后在上面涂上一層l_2mm厚的防潮硅橡膠(12) ο
[0011]進一步，本實用新型還提供了一種采用三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置來觀測的方法，其特征在于，其包括以下測試步驟:
[0012]a.在三維相似材料模擬實驗?zāi)Ｐ痛罱ㄖ埃O(shè)計好應(yīng)變計(I)的安放位置和數(shù)量;
[0013]b.逐層搭建三維相似材料模擬實驗?zāi)Ｐ?，到達第一個應(yīng)變計(I)所在位置后把應(yīng)變計(I)的錐頭向下豎直放置，并保證使一組應(yīng)變花對著開挖方向；
[0014]c.把應(yīng)變計⑴的導(dǎo)線(2)捆綁并沿平行于開挖工作面的方向引到模型外部；
[0015]d.繼續(xù)往三維相似材料模擬實驗臺內(nèi)加料，并用小木錘把應(yīng)變計(I)周圍輕輕夯實，使應(yīng)變計(I)與模型材料緊密接觸，不留間隙；
[0016]e.按照上述方法安設(shè)其他應(yīng)變計，直至模型搭建完畢；
[0017]f.將所有應(yīng)變計(I)通過導(dǎo)線(2)與動態(tài)電阻應(yīng)變儀(3)連接，將所述應(yīng)變電阻應(yīng)變儀(3)與A/D轉(zhuǎn)換器(4)連接，將A/D轉(zhuǎn)換器(4)與計算機(5)連接之后進行觀測。
[0018]本實用新型的有益效果在于:
[0019]本實用新型提供的一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置及方法，其通過在需要觀測的位置放置內(nèi)貼片鋁合金外殼應(yīng)變計，觀測應(yīng)變儀周圍四個點處的主應(yīng)力大小。由于巖體總是存在不連續(xù)性，其抗拉強度遠小于抗壓強度，所以模型內(nèi)部的破壞形式以拉破壞為主。根據(jù)巖石破壞強度理論，可以得到測點處裂隙帶的發(fā)育情況。本實用新型使用本實用新型的裝置和方法可以很好的對三維相似材料模擬實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)部導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育高度進行觀測，解決三維相似材料模擬實驗內(nèi)部的測量難題?？梢愿鶕?jù)測量精度合理調(diào)整應(yīng)變計的安設(shè)位置和數(shù)量，同時整個觀測過程中的讀數(shù)頻率、數(shù)據(jù)記錄和存儲均由計算機進行控制，減少了實驗人員的工作量。整個技術(shù)方案其裝置及方法簡單，勞動強度小，測試效果好，可以極大促進三維相似模擬實驗的使用。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型的應(yīng)變計安放結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型的應(yīng)變計剖面圖；
[0023]圖中:1_應(yīng)變計，2-導(dǎo)線，3-動態(tài)電阻應(yīng)變儀，4-A/D轉(zhuǎn)換器，5-計算機，6-出孔，
7-應(yīng)變計外殼，8-應(yīng)變花，9-應(yīng)變片一，10-應(yīng)變片二，11-應(yīng)變片三，12-防潮硅橡膠。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖來對本實用新型進行詳細的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本實用新型，它們不應(yīng)該理解成對本實用新型的限制。
[0025]如圖1-3所示，本實用新型提供一種三維相似材料模擬實驗中導(dǎo)水裂隙帶高度的觀測裝置，其包括計算機5、動態(tài)電阻應(yīng)變儀3、A/D轉(zhuǎn)換器4、導(dǎo)線2和應(yīng)變計I ;其中，所述應(yīng)變計I為內(nèi)空的封閉式構(gòu)造，且所述應(yīng)變計的內(nèi)壁貼有四組應(yīng)變花8，所述應(yīng)變花上覆蓋有防潮硅橡膠12，所述應(yīng)變計I為豎直排列的多個，且所述應(yīng)變計I均采用各自的導(dǎo)線2與所述動態(tài)