[发明专利]一种实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置

权利要求书

1.一种实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于，包括：装置架、箱体结构以及测试系统；其中：

所述装置架为位于整个装置最外侧的长方体框架，其包括：型材(1)、T型连接板(3)、直角连接件(4)、连接丝杆(6)以及可调节连接板(7)；所述可调节连接板(7)上设有可调节槽(8)；

所述箱体结构位于装置架内部并与装置架固定连接，其包括：两个正面板(9)、两个端部板(10)以及一个底部板(11)；所述正面板(9)上设有角度调节槽(12)；所述两个端部板(10)的上端部与正面板(9)接触的两个侧边上分别设有连接圆管(13)，连接圆管(13)一端固定在端部板(10)的侧边缘上，另一端伸入角度调节槽(12)，并穿过可调节连接板(7)上的可调节槽(8)，与可调节连接板(7)轴连接，以使通过可调节连接板(7)可带动端部板(10)，在角度调节槽(12)的限位作用下，呈弧形轨迹滑动，以改变端部板(10)与底部板(11)间的夹角；

所述测试系统与箱体结构固定连接，其包括：若干个压力传感器(14)、若干个受力板(15)、控制柜(16)和计算机(19)。

2.根据权利要求1所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述型材(1)之间由T型连接板(3)和直角连接件(4)通过螺丝组合连接，所述型材(1)上设有型材凹槽(2)；所述型材(1)上还设有连接孔(5)，所述连接孔(5)位于装置架的底部，用于安装连接丝杆(6)。

3.根据权利要求2所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述可调节连接板(7)位于装置架的顶部，可调节槽(8)为长条形的通槽，可调节槽(8)内设有穿过可调节槽(8)并将可调节连接板(7)固定在型材(1)上的固定杆。

4.根据权利要求3所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述箱体结构的底部板(11)位于装置架底部长边的型材凹槽(2)内，底部板(11)的长度小于装置架长边的长度，宽度与装置架短边的长度适配。

5.根据权利要求4所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述箱体结构的两个正面板(9)分别安装在装置架长边上的两个侧面的型材凹槽(2)内，所述角度调节槽(12)为通槽，呈弧型。

6.根据权利要求5所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述箱体结构的两个端部板(10)分别位于装置架短边的两侧，所述端部板(10)的两个侧边缘分别与两个正面板(9)贴合，两个端部板(10)的下边缘分别与底部板(11)的两端部边缘贴合，端部板(10)通过连接丝杆(6)与连接孔(5)活动连接在装置架底部的型材(1)上。

7.根据权利要求1所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于：所述若干个压力传感器(14)阵列分布且固定连接在底部板(11)上，所述压力传感器(14)顶部与受力板(15)固定连接且一一对应。

8.根据权利要求7所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置，其特征在于所述控制柜(16)包括：PLC(17)、电源模块、输入输出模块、空气开关、控制仪表(18)；电源模块通过空气开关与PLC(17)电连接，PLC(17)通过输入输出模块分别与控制仪表(18)和计算机(19)电连接。

9.一种采用权利要求1-8中任一项所述的实验室测定矿岩散体垂直应力分布的装置的测定方法，步骤如下：

S1：根据研究矿体的倾角值调节箱体结构两侧的端部板(10)的角度，使端部板(10)与底部板(11)间的夹角和研究矿体的倾角保持一致；

S2：通过控制仪表(18)或计算机(19)将全部压力传感器(14)的数据归零，并在计算机(19)内输入受力板(15)的面积值A；

S3：向箱体结构内充填矿岩散体，并到达实验设计高度；

S4：通过控制仪表(18)或计算机(19)可显示每个压力传感器(14)的压力值P_i，且计算机(19)可根据压力值P_i计算出每个压力传感器(14)测得的垂直应力为：

此时结合每个压力传感器(14)的空间位置，可以获得矿岩散体垂直应力的分布规律；

S5：试验结束，清理装置并将装置恢复到初始状态。