[发明专利]一种机械施工荷载作用下采空区稳定性模拟试验装置

权利要求书

1.一种机械施工荷载作用下采空区稳定性模拟试验装置，其特征在于所述模拟试验装置由模拟装置、数据采集装置、承载装置和电液伺服加载系统组成；

模拟装置由模型箱体(10)、岩土层(14)和模拟采空区(17)构成；模型箱体(10)是由底板和四个侧板围成的长方形箱体，模型箱体(10)内填有岩土层(14)，岩土层(14)为1～5层；在岩土层(14)宽边的一侧侧面朝内预留有模拟采空区(17)，模拟采空区(17)的中心线平行于模型箱体(10)的长边，模拟采空区(17)的竖直中心线与模型箱体(10)的竖直中心线重合，模拟采空区(17)的上边缘与岩土层(14)上表面距离为200～800mm；所述模拟采空区(17)的横截面呈矩形，矩形的几何相似常数C_l为：

Cl=bb1=hh1=50---(1)]]>

式(1)中：b为实际采空区的宽度，mm，

b₁为模拟采空区(17)的宽度，mm，

h为实际采空区的高度，mm，

h₁为模拟采空区(17)的高度，mm；

数据采集装置包括数据采集器(15)、计算机(16)和传感器组；在模拟采空区(17)的开口处向内均匀地预埋有2×(2～5)个传感器组，2×(2～5)个传感器组分别预埋于各自对应的模拟采空区(17)的横截面处，每个传感器组在模拟采空区(17)的左侧、右侧和上侧分别对应地预埋有1～3个传感器(18)，所述左侧和右侧预埋的传感器(18)呈对称布置，每个传感器(18)的预埋位置与模拟采空区(17)内壁的距离为30～50mm；每个传感器(18)的输出端与数据采集器(15)的输入端连接，数据采集器(15)的输出端与计算机(16)连接；

所述2×(2～5)个传感器组由2～5个位移传感器组和2～5个压力传感器组组成，位移传感器组和压力传感器组交替设置；位移传感器组由位移传感器组成，压力传感器组由压力传感器组成；

承载装置由4根立柱(1)、1根纵梁(3)和2个横梁组组成；4根立柱(1)以模型箱体(10)中心对称设置，4根立柱(1)位于模型箱体(10)外侧；4根立柱(1)均为H型钢，每个立柱(1)上部的两侧翼板边缘处对称地设有一排横梁定位螺孔(9)，每排横梁定位螺孔(9)孔距相等，所述孔距为80～100mm；

模型箱体(10)两侧的立柱(1)上部对称地固定有1个横梁组，2个横梁组平行于模型箱体(10)的宽边；每个横梁组由2根槽钢(8)组成，2根槽钢(8)对称地固定在立柱(1)的两侧，所述固定是每2根槽钢(8)通过螺栓与立柱(1)上部两侧相应的横梁定位螺孔(9)连接；槽钢(8)的上平面翼板均匀地设有纵梁定位螺孔(6)，纵梁定位螺孔(6)的孔距为40～60mm，每个横梁组的槽钢(8)的纵梁定位螺孔(6)错开设置；

纵梁(3)两端的下平面两侧设有耳板(7)，所述耳板(7)通过螺栓与槽钢(8)的纵梁定位螺孔(6)固定连接；纵梁(3)下平面朝内开有截面为倒梯形的滑道，倒梯形滑道内活动地装有倒梯形滑块(20)，倒梯形滑块(20)中心位置处设有丝杠螺孔，丝杠(2)与所述丝杠螺孔螺纹连接，丝杠(2)一端安装有手动轮(19)；

电液伺服加载系统包括电液伺服作动器(5)、液压伺服油源(11)、电液伺服计算机控制系统(12)和试验数据动态采集处理系统(13)；电液伺服作动器(5)的固定端通过螺栓与倒梯形滑块(20)的连接盘(22)固定连接，电液伺服作动器(5)的工作端与加载板(4)固定连接；电液伺服作动器(5)的输出端与液压伺服油源(11)的入口端通过油管连接，液压伺服油源(11)的出口端与电液伺服计算机控制系统(12)的输入端连接，电液伺服计算机控制系统(12)的输出端与试验数据动态采集处理系统(13)连接。