[实用新型]模拟巷道开挖与支护试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟巷道开挖与支护试验装置，尤其适用于巷道矿压与支护的试验。

背景技术

为了弄清地下工程稳定控制机理，保证其长期稳定，需要通过相似模拟试验来研究地下空间开挖与支护过程中，支护与围岩的相互作用关系，合理支护参数等，是巷道支护中需要解决的一个重要问题。

巷道支护结构具有多种类型，如锚杆支护、砌碹、木材支架及金属可缩性支架，一般要分别采用不同的模拟支护结构。这难免会给试验增加难度和成本，而且在某些情况下，如只研究支护强度对围岩的控制作用，而不管是何种具体的支护结构形式，在这种情况下，最简单的模拟巷道支护形式是仅在特性上相似，而在结构上不同。目前采用连接液压管的液压囊作为模拟支架，利用液压水柱或汞柱高来给定支架的支撑力，并可以调节支架的刚度及恒阻或增阻等特性，以流出的水量来计算巷道断面的减少量。这种采用液压囊的模拟方法较为简单，但是由于液体密度较大，液压囊作用于巷道顶板和底板的压力存在较大的差异，无法准确模拟均布支护阻力和分区均布支护阻力。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，效果好的模拟巷道开挖与支护试验装置。

为实现上述目的，本实用新型的模拟巷道开挖与支护试验装置，它由设在围岩模拟体内的气囊，与气囊相连接的充气管和与充气管相连接的内置液体的透明U形管构成，充气管和透明U形管设在支架上，充气管上依次设有气压表，充放气口和控制阀门。

所述的气囊与充气管连接处设有管接头；所述内置液体的透明U形管连接充气管一端低，出口一端高。

有益效果：采用分区支护隔离部件和多个气囊可以准确模拟各种分区均布支护阻力，并且根据各个气囊的收缩量能分别得出巷道不同部位的变形量。由于气体密度很小，气囊各个部位的压力值相等，它作用于巷道围岩的支护阻力几乎完全一致，因而可以准确模拟巷道均布支护和分区均布支护的情况。此外，通过气囊内压力的改变可以模拟巷道开挖(从模拟地应力降压至零)、施加支护(从零压升至模拟支护阻力)、支护结构的恒阻(恒定气囊压力)与增阻(气囊压力随巷道围岩的变形而增大)特性等。能真实模拟巷道的开挖与支护过程；能准确模拟不同强度的均布支护阻力；具有恒阻或增阻控制能力，能模拟相应的支护结构特性；整套装置结构简单，制作容易，费用低廉，使用可靠。

附图说明

附图是本实用新型结构示意图。

图中：1-气囊，2-管接头，3-气压表，4-充放气口，5-控制阀门，6-充气管，7-透明U形管，8-支架，9-固定架，10-围岩模拟体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：

如图所示，它主要由气囊1，充气管6和透明U形管7构成，气囊1设在围岩模拟体10内，气囊1通过管接头2与充气管6相连接，充气管6上依次设有气压表3，充放气口4和控制阀门5。充气管6上连接有内置液体的透明U形管7，透明U形管7连接充气管6一端低，其开口的另一端高，充气管6支撑在支架8上，透明U形管7通过固定架9固定在支架8上。

在深埋巷道开挖、破坏、支护平衡演化模型的实施过程中，采用本装置模拟巷道开挖与支护，给巷道围岩提供一个等效地应力和等效支护阻力。模型铺设好后先开挖巷道，之后放入气囊1，在向围岩模拟体10加围压的同时往气囊中1充入相同压力的气体，通过向围岩模拟体10提供一个等效地应力来平衡地压。当围岩模拟体10内部应力分布稳定后，通过降低气囊1中的压力来模拟巷道的开挖过程。然后再往气囊1中充入一定气压来模拟支护阻力。在长时间试验过程中，可通过使气压控制部件中的液柱高差保持恒定或随巷道变形而增长来分别模拟支护的恒阻或增阻特性，并以流出的水量或液面的变化来计算巷道断面的收缩量。