[发明专利]一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统

权利要求书

1.一种静态膨胀力致裂软岩的模型试验系统，其特征在于，包括具有收容空间的外框架、收容于所述收容空间并固定于所述外框架的模型池及与所述模型池连通并用于向所述模型池内注入浇铸材料的浇铸装置，所述浇铸材料在所述模型池内固化成型形成岩体模型，所述岩体模型包括岩块模型及分散布置于所述岩块模型内的节理模型，所述岩体模型内还设有多个异形孔，所述异形孔由异形孔制作装置模铸而成，所述异形孔用于填充静力破碎剂，所述模型池由透明的有机玻璃制成，所述浇铸材料为含水不饱和聚酯树脂；

所述外框架整体呈正方体框架式结构，其内部形成所述收容空间，所述外框架包括底框、与所述底框平行间隔设置的顶框及连接所述底框和所述顶框的立柱，所述底框由四根大方钢管依次首尾相接围成，所述顶框由四根圆钢管依次首尾相接围成，所述立柱为圆钢管，所述底框内部的纵向和横向分别均匀焊接有两根隔条，横向设置的所述隔条和纵向设置的所述隔条相互垂直交叉；

所述模型池承载于所述底框上，所述模型池包括底板、与所述底板连接的多个壁环、安装于所述壁环的蜂窝柱及连接所述底板和所述壁环的反力柱，所述底板呈圆形的板状结构，所述壁环呈与所述底板的外圆周形状相匹配的圆环形，多个所述壁环沿所述模型池的高度方向依次层叠设置，所述壁环包括普通壁环及带孔壁环，所述普通壁环和所述带孔壁环依次层叠设置，所述带孔壁环在高度的中间位置贯穿设置有多个圆孔，多个所述圆孔沿所述带孔壁环的圆周均匀分布，所述圆孔的轴向指向所述带孔壁环的轴心，所述蜂窝柱固定于所述圆孔内，所述蜂窝柱由隔热陶瓷制成，所述蜂窝柱内部均匀分布有多个小圆孔，所述小圆孔连通所述模型池和外界；

所述反力柱用于连接所述底板及所述壁环，所述底板沿高度方向贯穿设置有至少两个贯穿孔，所述反力柱与所述贯穿孔一一对应设置，所述反力柱包括凹形柱、反力板及螺栓，所述凹形柱呈U形结构，其包括底壁及自所述底壁两端弯折延伸的两个侧壁，两个所述侧壁相互平行间隔，所述侧壁的截面形状与所述贯穿孔的形状相匹配，所述底板承载于所述底壁上，所述壁环夹设于两个所述侧壁之间，所述侧壁的内侧面为弧形面，所述弧形面的形状与所述壁环的外侧面弧面形状相匹配，所述侧壁顶端设有孔洞，两个所述侧壁上的孔洞相对设置，所述反力板可穿入两个所述孔洞内，所述反力板的中间位置设有螺纹孔，所述螺栓可穿过螺纹孔抵接壁环；

所述异形孔从所述岩体模型的上端面沿所述岩体模型的高度方向直线向下延伸，所述异形孔为三棱柱或四棱柱形；

所述异形孔制作装置包括大卡扣、滑槽、小卡扣及异形杆，所述大卡扣对应卡设于所述顶框上，所述滑槽两端分别垂直焊接于两个所述大卡扣的外表面；所述滑槽内部有T型的导轨，所述小卡扣上焊接有T型的卡位柱，卡位柱从滑槽的一端滑入，并可在滑槽内滑动；所述异形杆由铝合金制成，其上部为圆柱，下部为三棱柱或四棱柱形，通过拧紧所述小卡扣的蝶形螺母固定住所述异形杆；

所述节理模型包括多个相互拼接的节理模型片及与所述节理模型片连接的多根空心铜管，所述节理模型片包括节理片及不饱和聚酯树脂加固层，所述不饱和聚酯树脂加固层覆盖于所述节理片的两个侧面，所述空心铜管包括输入端和输出端，所述输入端露设于所述模型池外，所述输出端穿过所述蜂窝柱的小圆孔与所述节理模型片固定。

2.根据权利要求1所述的模型试验系统，其特征在于，所述浇铸装置包括依次连通的材料桶、第一橡胶软管、电泵及第二橡胶软管，所述材料桶内盛放含水不饱和聚酯树脂的乳化液，所述第二橡胶软管从所述模型池的顶部开口沿所述模型池的内壁伸入所述模型池的底部。

3.根据权利要求1所述的模型试验系统，其特征在于，所述模型试验系统还包括用于测量所述异形孔作用面处应变值的应变测量装置，所述应变测量装置包括传感元件及与所述传感元件连接的信号接收处理仪器，所述传感元件设置于所述异形孔的作用面内，所述信号接收处理仪器设置于所述模型池外，所述传感元件与所述信号接收处理仪器通过导线连接。

4.根据权利要求1所述的模型试验系统，其特征在于，所述模型试验系统还包括测量记录装置，所述测量记录装置固定于所述外框架上，用于测量并记录所述模型池的试验过程，所述测量记录装置包括卡扣、活动臂及测量记录设备，所述卡扣与所述外框架活动连接，所述活动臂为多节式的长臂，多节长臂之间相互铰接，所述测量记录装置固定于所述活动臂的末端，所述测量记录装置包括激光位移计、超声波测量仪的发射端和接收端、摄像头中的一种或者多种。