[发明专利]一种相似材料模型动载施加装置及其试验方法

权利要求书

1.一种相似材料模型动载施加装置，其特征在于，包括控制装置、电磁铁和冲击发生器；其中，冲击发生器预先埋设在相似材料模型内部；

所述控制装置和电磁铁置于相似材料模型的外部，通过紧固件夹持并固定在相似材料模型一侧表面的相似材料模拟试验装置的立柱上；

所述控制装置外接电源，并与所述电磁铁的线圈通电连接；

所述冲击发生器包括一端封闭另一端敞口的套筒，所述套筒的封闭端靠近电磁铁，该封闭端的内壁面上固定有一防撞垫；

所述冲击发生器的敞口端用亚麻布罩住，并用橡皮筋固定；

所述撞锤为圆柱形的钢质永磁体，装配在防撞垫与敞口端之间的套筒内部成松配合；

所述套筒的底板材质为铁，筒体材质为经过磁力计去磁处理的硬质合金。

2.根据权利要求1所述的相似材料模型动载施加装置，其特征在于，所述防撞垫为圆形板，材质为橡胶，厚度为0.8-1.5厘米；

所述撞锤长度小于或者等于上述套筒内部总长与防撞垫厚度之差的二分之一。

3.一种如权利要求1所述的相似材料模型动载施加装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，冲击发生器的组装与预埋步骤：

冲击发生器的组装：将撞锤插入套筒内并推送至底部防撞垫相接触，用亚麻布罩住开口端，并用橡皮筋固定，备用；

电磁铁的安装：将电磁铁通过紧固件夹持并固定在相似材料模型一侧表面的相似材料模拟试验装置的立柱上；

冲击发生器的预埋：在试验台上进行相似材料的铺设过程中，根据加载试验所需，将冲击发生器预埋在相似材料内部拟开挖巷道旁所需施加动载的指定位置处，冲击发生器的套筒封闭端的底板朝向上述电磁铁；

第二步，动载施加步骤：

待相似材料模型的巷道开挖完成后，在开挖好的巷道周边壁面上分别安设应力、应变和围岩垮落监测设备；

接通控制装置的电源，调节/切换控制装置所输出的电流的大小/方向，以增大/减小电磁铁所产生磁场强度/切换电磁铁左右两端的磁极，以使撞锤在磁场所产生的排斥力或吸引力的作用下，向前运动撞击巷道旁所需施加动载的指定位置处，或者向后运动回位；

与此同时，观测并记录巷道变形及受力情况；

然后，调节控制装置，以调节撞锤对相似材料模型的撞击频率、撞击力的大小，并分别观测、记录巷道变形及受力情况，直至巷道垮落。