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原文传递一种研究含水边坡的实验装置及方法

专利名称：	一种研究含水边坡的实验装置及方法
摘要：	本发明实施例公开一种研究含水边坡的实验装置及支护方法，涉及露天采矿工程技术领域。包括：基座、模型箱、举升机构和注水组件；所述模型箱由底板及侧板组成箱体结构，第一侧板与第三侧板相对设置，在第一侧板上设有通孔，模型箱底部、靠近第三侧板一端转动连接于所述基座上，所述模型箱底部、靠近第一侧板一端设有所述举升机构；所述注水组件包括注水管，所述注水管从通孔中插入所述模型箱内，所述注水管与所述通孔的连接处设有第一密封塞，注水管、位于模型箱内的一端为封闭端，所述注水管上轴向设有多个相同孔径的径向通孔，在所述径向通孔上还设有可打开的第二密封塞。本发明适用于对含水边坡的研究分析中。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	赵红泽;杜海瑞;王东宇;绍志奔
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910358437.5
公开号：	CN110108853A
代理机构：	北京市广友专利事务所有限责任公司
代理人：	祁献民
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.一种研究含水边坡的实验装置，其特征在于，包括：基座、模型箱、举升机构和注水组件；所述模型箱由底板及侧板组成箱体结构，所述侧板包括第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板分别竖向连接在所述底板各边缘，且所述第一侧板与所述第三侧板相对设置，所述第二侧板与所述第四侧板相对设置，在所述第一侧板上设有通孔；所述模型箱底部、靠近所述第三侧板一端转动连接于所述基座上，所述模型箱底部、靠近所述第一侧板一端设有所述举升机构；所述注水组件包括注水管，所述注水管从所述通孔中插入所述模型箱内，所述注水管与所述通孔的连接处设有第一密封塞，所述第一密封塞为中空结构，所述注水管、位于模型箱内的一端为封闭端，所述注水管上轴向设有多个相同孔径的径向通孔，在所述径向通孔上还设有可打开的第二密封塞。 2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述模型箱规格长×宽×高为：2m×0.4m×1m，所述底板与侧板厚度为0.02m，所述第一侧板上的通孔呈阵列设置，阵列数为七行三列，所述通孔的直径为0.04m，所述注水管长度为2m，直径为0.04m。 3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，相邻的所述径向通孔的间距为0.05m。 4.根据权利要求2或3所述的实验装置，其特征在于，所述注水组件还包括储水箱，所述储水箱设于所述模型箱第一侧板侧，与所述模型箱通过第一侧板分割开，所述储水箱外接有水泵。 5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述举升机构为千斤顶，所述千斤顶顶部设有橡胶板，所述橡胶板为矩形结构，所述矩形结构规格长×宽×厚为：0.4m×0.4m×0.01m。 6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述模型箱底部与所述第三侧板的拐角处设有包边钢件，所述模型箱通过所述包边钢件与所述基座转动连接；所述包边钢件为直角钢，所述直角钢两端设有端板，所述直角钢的直角边长为0.56m，所述端板的结构与直角钢的截面形状一致，所述端板的斜边为0.44-0.7m，所述直角边及端板的厚度为0.02m。 7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述直角钢的直角边上、与所述模型箱接触的一侧设有柔性缓冲层。 8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述直角钢、与模型箱底板接触的直角边底部设有连接座，在所述连接座上设有第一铰接孔，在所述第一铰接孔中设有轴承，所述基座上设有与所述第一铰接孔中的轴承配合的第二铰接孔，所述第一铰接孔与第二铰接孔同轴设置，所述轴承中设有转动轴，所述转动轴两端用卡簧固定。 9.根据权利要求2或3所述的实验装置，其特征在于，所述底板为钢板，所述侧板为透明板。 10.一种应用权利要求1至9任一所述的装置研究含水边坡的实验方法，其特征在于，包括步骤：将模拟岩体的试样放入模型箱中；在所述试样上设置位移计，用于测量试样在水流的作用下的表面位移；在所述试样不同层高上设置应变片，以测量试样在水流作用下的内部压应力；根据分析的目标岩层，将注水管的封闭端从模型箱第一侧相应层的通孔中穿过插入所述模拟岩体的试样中；所述注水管上轴向设有多个相同孔径的径向通孔；在所述注水管与所述通孔的连接处设置第一密封塞，用于防止水渗漏；将注水管的开口端接入储水箱中；在注水管的开口端或开口端到模型箱之间设置一流量计，以记录流过的水量；根据分析的目标边坡岩层倾角，利用举升机构举升模型箱一端，同时模型箱另一端随之在基座上逆时针转动，调整至模型箱与水平面之间的夹角至所述目标边坡岩层倾角；向储水箱中加水，随着储水箱水位的升高，水流进入注水管，通过注水管上相同直径的径向通孔均匀地将水注入模拟岩层的试样相应层位中；用流量计记录流入注水管中的水流量；用位移计实时监测模拟岩层的试样在水的作用下的位移；用应变片实时监测模拟岩层的试样的相应层位在水的作用下的内部压应力；当观测到所述模拟岩层的试样在水的作用下失稳时，停止第一组实验；基于获取的水流量与位移，水流量与内部压应力之间的关系分析含水边坡。
所属类别：	发明专利