[实用新型]一种真三轴多功能大型深部矿井巷道模型试验机

摘要

本实用新型涉及一种真三轴多功能大型深部矿井巷道模型试验机，包括回形框架系统、液压加载与保压系统、控制系统、压力水系统、设备基础系统和模型拆装系统，其特点在于回形框架系统为全密封结构，可进行真三轴五面三向加载，可提供高于的模型表面应力，可实现长时间高压保压以及可进行富水保压试验。本实用新型适用于矿井深部巷道的多项科学研究，可实现地下巷道工程开挖、支护、掘进、突水和高地压等相互影响的模拟试验，具有结构紧凑、简单，操作方便，环保节能的优点。

主权项

一种真三轴多功能大型深部矿井巷道模型试验机，包括回形框架系统、液压加载与保压系统、压力水系统、设备基础系统、模型拆装系统和控制系统；其特征在于：（1）所述回形框架系统包括回字形主框架、前网格板、后网格板和防干涉框；所述防干涉框由8根方柱焊接组成，包括周向4根方柱、纵向4根方柱，用于防止相邻加载板同时加载时的相互干涉；所述纵向4根方柱，中部穿过所述回字形主框架，前端为螺杆，用于连接所述前、后网格板，承受前后方向模型反力；所述后网格板四周筋板与所述回字形主框架以及所述周向4根方柱焊接成整体；所述回字形主框架、所述前网格板和所述后网格板形成所述模型的试验空腔；所述前网格板中心部位预留有基础观察孔，用三级大小不同的法兰端盖组合装配到所述基础观察孔上得到三级不同尺寸的观察孔，实现所述三种尺寸下对试验模型的开挖、监测与观察；所述三级大小不同的法兰端盖的安装螺孔交错布置，实现所述组合装配；（2）所述液压加载与保压系统包括加载板、液压作动器、液压管路、液压阀门、液压泵、蓄能器和油箱；所述液压作动器镶嵌布置在所述回字形主框架的上、下、左、右网格梁柱内以及所述后网格板网格内，实现五面三向的真三轴加载；所述液压作动器进出油口统一布置在所述液压作动器尾部，在设备外面连接液压管路，使得拆装简单，检修方便；所述液压加载与保压系统能实现同步或独立加载深部地压应力下的任意梯度表面压力；所述任意梯度表面压力和保压时间由所述控制系统控制；所述液压泵分为大功率主泵与小功率补油泵，所述大功率主泵和所述小功率补油泵配合所述蓄能器作用，实现长时间、高精度、压力自补偿保压，且保压过程能耗低；（3）所述压力水系统包括高压水泵、水阀、水管、水箱和密封件；所述密封件设置在连通所述试验空腔与外界的各部件的安装面，形成全密封空腔，用于对所述高压水泵提供的压力水进行保压；所述高压水泵为多级高压离心水泵，可提供深部地压应力下的高压水，用于对所述全密封空腔注水，进行渗水、突水、涌水等富水试验；所述水阀为电比例阀，可精准控制水压；（4）所述设备基础系统设置有水槽，所述水槽使水回流，回流水经沉淀后重复利用，进而实现节能降耗；（5）所述模型拆装系统包括平板车、轨道、行走装置、起盖油缸和卸料油缸；所述起盖油缸，分为左右两个，镶嵌布置在所述前网格板两侧，试验完毕时，松开所述前网格板与所述回形框架之间的连接后，所述起盖油缸活塞杆伸出，推动所述前网格板与所述回形框架分离，实现自动起盖；（6）所述卸料油缸为上下两个大行程油缸，镶嵌布置在所述后网格板上，试验完毕后，所述卸料油缸将模型试样从所述试验空腔推出至所述平板车上，实现自动卸料；所述轨道包括横向轨道和纵向轨道；所述行走装置包括前网格板行走装置和平板车行走装置，由电动马达驱动，使所述前网格板在所述纵向轨道上行走，使所述平板车在所述纵向轨道和所述横向轨道上行走，实现自动输送；（7）所述控制系统能把试验时施加给试验对象的激励信号以及试验对象的响应信号实时生成曲线。