[发明专利]一种三维相似模拟装置和覆岩运动的三维试验监测方法

权利要求书

1.一种三维相似模拟装置，包括相似模拟试验台、离层仪和震动波监测装置，其中所述震动波监测装置包括一个或多个震动波激发装置和一个或多个震动波接收分析装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相似模拟试验台包括相似模拟试验台架、底板、顶梁、第一侧板和与所述第一侧板相对的第二侧板。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述震动波激发装置包括冲击头、冲击底板、弹性装置和提升装置，其中所述提升装置与所述冲击头相连接，用于提升所述冲击头的位置，所述弹性装置一侧与冲击头相连接，另一侧与冲击底板相连接，用于提供冲击头所需的动能，

和/或所述震动波接收分析装置包括检波探头和震动波处理器，优选地所述震动波接收分析装置为地震CT。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述震动波激发装置与所述相似模拟试验台的第一侧板相连接，所述震动波接收分析装置与所述相似模拟试验台的第二侧板相连接，所述震动波激发装置与所述震动波接收分析装置通过触发线相连接，

优选地，所述震动波激发装置的冲击底板与所述第一侧板相接触，所述震动波接收分析装置的检波探头与所述第二侧板相接触，所述冲击底板与所述检波探头通过触发线相连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述离层仪包括基点锚固器、测量钢丝和指示仪，

优选地，所述离层仪与所述相似模拟试验台的顶梁相连接，

更优选地，所述离层仪的指示仪设置于所述相似模拟试验台的顶梁上。

6.一种覆岩运动的三维试验监测方法，其采用权利要求1-5中任一项所述的装置，包括：

S1，确定相似模拟模型的相似材料和尺寸；

S2，进行相似材料的填埋以及离层仪和震动波监测装置的布置，得到充填有相似模拟模型的三维相似模拟装置；

S3，对所述相似模拟模型进行模拟开采，采用离层仪监测开采过程中相似模拟模型的位移变化，采用震动波监测装置监测开采过程中相似模拟模型内部的波速分布；

S4，根据监测的相似模拟模型的位移变化和波速分布，得到相似模拟模型的覆岩运动规律。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S2中所述相似材料的填埋以及离层仪和震动波监测装置的布置包括以下步骤：

S2-1，从相似模拟试验台的底板填埋相似材料至第一高度，将所述离层仪的指示仪固定于所述相似模拟试验台的顶梁上，所述离层仪的深部基点锚固器固定于第一高度处；

S2-2，填埋相似材料至第二高度，在第一侧板的第二高度处布置震动波激发装置，其中所述震动波激发装置的冲击底板与所述第一侧板相接触，在第二侧板的第二高度处布置检波探头，所述冲击底板与检波探头通过触发线相连接；

S2-3，填埋相似材料至第三高度，将所述离层仪的浅部基点锚固器固定于第三高度处；

S2-4，填埋相似材料至第四高度，在第一侧板的第四高度处布置震动波激发装置，其中所述震动波激发装置的冲击底板与所述第一侧板相接触，在第二侧板的第四高度处布置检波探头，所述冲击底板与检波探头通过触发线相连接；

S2-5，填埋相似材料至完成相似模拟模型的布置，

优选地，在第二高度至第四高度之间，还布置有一组或多组震动波激发装置和检波探头，所述震动波激发装置和检波探头的布置方式与S2-2相同。