[发明专利]一种非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验系统

说明书

本发明涉及一种非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验系统，包括试件箱组件、对试件箱组件内的试件进行冲击荷载的冲击荷载组件和监测试件箱组件内试件的数据的监测组件，所述试件箱组件包括箱体和放置于箱体内的试件，所述冲击荷载组件包括数个分布在试件箱组件的上端、左端和右端的冲击荷载单元。本发明各个冲击荷载单元通过控制器都可实现独立施加冲击荷载或静载，也可实现多个单元协同加载，同时前后两个高强度透明帕姆板可以实现在应力施加时巷道围岩变形的实时监测，以实现非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验。

技术领域

本发明属于采场围岩变形演化试验系统技术领域，尤其涉及一种非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验系统。

背景技术

随着矿山开采深度增加，深部开采会面临高地应力及冲击动载的扰动，进而导致现有巷道支护条件难以满足支护需求，进而发生失稳破坏，导致重大灾害。目前针对深部采矿的冲击荷载对巷道的作用机理缺乏深入研究，而利用相似材料物理试验可以有效反演，因此有必要研究非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化规律。

对于深部采动条件下非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化规律研究，国内外学者主要采用矿山压力等理论分析方法对均布荷载作用下的理想煤岩体进行加载试验，不能体现出深部开采过程中可能发生的多方位煤岩体弹性能释放所产生的非均布冲击荷载应力场，因此，科学有效的研究煤岩体在深部非均布冲击荷载作用下的巷道围岩变形破坏特征，揭示深部非均布作用下巷道围岩变形演化规律是非常重要的。研究成果有助于深部冲击荷载作用下巷道围岩变形演化机理的探索，推动深部巷道支护技术的发展，对于深部采矿具有重要意义。

发明内容

(一)发明目的

为了克服以上不足，本发明的目的在于提供一种非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验系统，以解决上述技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种非均布冲击荷载作用下巷道围岩演化过程可视化试验系统，包括试件箱组件、对试件箱组件内试件进行冲击荷载的冲击荷载组件和监测试件数据的监测组件，所述试件箱组件包括箱体和放置于箱体内的试件，所述冲击荷载组件包括数个分布在试件箱组件的上端、左端和右端的冲击荷载单元，所述冲击荷载单元的加载压头穿过箱体与试件相贴合，所述试件上设有前后相通的巷道，所述监测单元包括安装在试件上的高频应力传感器、高频应变传感器、声发射系统和数字散斑系统。

优选的，所述箱体的底部螺接安装在底座上，所述箱体的内壁上设有与加载压头相对应的压头凹槽，所述压头凹槽的外侧设有与伸缩端相对应的通孔，所述箱体的前后两侧均设有高透明帕姆板，所述高透明帕姆板均匀的分为4-12块，每块均可单独拆装在高透明帕姆板上。

优选的，所述冲击荷载组件包括冲击框架，所述冲击荷载单元包括安装在冲击框架上的液压油缸，所述液压油缸的伸缩端穿过箱体与加载压头相连接，所述冲击荷载单元包括动载作动器。

优选的，所述冲击框架与箱体之间设有支撑杆。

优选的，所述试件箱组件的上端设有10-18个冲击荷载单元，所述试件箱组件的左右两端分别设有2-8个冲击荷载单元，各个所述冲击荷载单元之间可独立实现施加冲击荷载或静载，所述冲击荷载单元提供的加载强度为0-50MPa。

优选的，所述高频应力传感器在试件铺设时分层铺设在试件中，所述高频应变传感器在试件铺设时布置于巷道表面，所述高频应力传感器与高频应变传感器与高频数据采集系统电性连接。

优选的，所述声发射系统包括安装在高强度透明帕姆板上的声发射探头，所述数字散斑系统包括数字散斑靶标，所述数字散斑靶标安装在试件的前后两端。

优选的，所述冲击荷载单元、高频数据采集系统、声发射系统和数字散斑系统均与控制器电性连接。