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原文传递一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法

专利名称：	一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法
摘要：	本发明属于充填采矿技术领域，具体涉及一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法。本发明的技术方案如下：一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，包括孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计、恒热器和成型结构，所述成型结构包括底座、木质外壳、下滤板、圆柱形腔体、上盖、塑料软管、聚氨酯保温泡沫、支架和下料漏斗。本发明能够独立完成充填体的凝结过程试验，监测充填体内部应变、湿度、温度应变、应力和渗透压的试验，能够分析大体积充填体内部的温度和应变等的变化，为研究工作的进一步深入提供了必要手段。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	朱万成;闫保旭;贾瀚文;侯晨;于永生;牛雷雷;吉东亮
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910024954.9
公开号：	CN109709278A
代理机构：	沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	任凯
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路195号
主权项：	1.一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，其特征在于，包括孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计、恒热器和成型结构，所述成型结构包括底座、木质外壳、下滤板、圆柱形腔体、上盖、塑料软管、聚氨酯保温泡沫、支架和下料漏斗，木质外壳设置在所述底座上，下滤板设置在木质外壳内，圆柱形腔体放置在下滤板上，所述上盖设有圆孔，所述上盖安装在木质外壳的上端，塑料软管缠绕在圆柱形腔体外部，聚氨酯保温泡沫填充在木质外壳与圆柱形腔体之间，所述支架设置在所述上盖上，下料漏斗放置在所述支架上；圆柱形腔体上设有多个安装孔，孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器安装在所述安装孔处，光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器通过导线与光纤光栅传感解调仪连接，塑料软管与所述恒热器连通，激光位移计用于对充填体的沉降量进行实时监测。 2.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，其特征在于，所述圆柱形腔体由铝塑板或者PVC板制备。 3.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，其特征在于，所述安装孔设置在圆柱形腔体的不同高度处，每个高度处均匀分布四个所述安装孔。 4.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，其特征在于，所述木质外壳的下部设有操作孔。 5.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，其特征在于，孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计和恒热器通过导线与计算机连接。 6.一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验方法，其特征在于，利用如权利要求1-5之一所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置，包括如下步骤：步骤一：确定所需充填体材料的灰砂比及浓度；计算出尾砂、胶结剂和水的用量；步骤二：制备充填体材料，将尾砂、胶结剂倒入搅拌机，充分混合后添加所需水，搅拌机搅拌10-15min，充分混合均匀；步骤三：将恒热器设定至所需温度；步骤四：依据几何相似准则，根据地下采场的充填率，选择合适尺寸的下料漏斗；步骤五：根据地下采场的排水率，选定下滤板的渗水率；步骤六：将充填体材料通过下料漏斗充入圆柱形腔体中，填满圆柱形腔体之后，卸下下料漏斗，在充填体的上表面放置一个圆形薄铁片，将激光位移计安设在所述上盖上，将激光打射在圆形薄铁片上，进行充填体沉降量的实时监测；同时，利用充填体材料在室内制备Ф50*100mm圆柱型标准件，放置在设有聚氨酯保温泡沫材料的箱子内进行养护，在到达对应的龄期时，将圆柱型标准件取出进行单轴压缩试验，以便进行对比实验；步骤七：通过不同直径尺寸的圆柱形腔体，制备出不同规格的充填体，模拟不同大小的地下采场下充填体内部的沉降固结数据，从而得到不同尺寸地下采场内充填体的强度规律；步骤八：光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的信号传递给光纤光栅传感解调仪，光纤光栅传感解调仪、激光位移计、孔压计、基质吸力计及湿度传感器的信号传递给计算机；步骤九：待充填体达到养护时间之后，拆开成型结构，得到充填体试件，按照100mm高度对充填体试件用岩石切割机进行切割，然后在切割后的充填体试件的轴向中心位置进行取芯，得到不同位置的充填体标准件，进行力学性能实验测试，用以分析不同高度处受到沉降差异及其应力成拱效应而引起充填体强度的分布不均匀性；步骤十：依据采集的数据，分析充填体在不同尺寸大小的充填腔内的温度、收缩应变、湿度的变化，分析沉降固结过程对充填体内部强度的影响规律。
所属类别：	发明专利