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原文传递二维动静组合加载相似模拟试验方法

专利名称：	二维动静组合加载相似模拟试验方法
摘要：	本发明公开了一种二维动静组合加载相似模拟试验方法，选取煤粉、相似材料、煤粉及相似材料的其中一种作为试验材料，利用二维组合应力诱导突出模拟试验装置，先进行静载加载，再进行动荷载加载及数据采集。能实现煤岩体多种应力波的加载，相比传统的落锤与霍普金森杆两种动荷载施加方式，施加冲击载荷试验方法更加灵活，应力条件更加多样，更加真实地模拟二维动静组合加载诱导煤与瓦斯突出试验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	张东明;杨邦友;金磊;叶辰;尹光志;许江;李树建;肖伟晶;叶茂林;楚亚培;李小明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910282368.4
公开号：	CN109916730A
代理机构：	重庆天成卓越专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	谭小容
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种二维动静组合加载相似模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)试验材料的选取，分以下三种情况并任选其一： (a)煤粉：试件箱内全部装载煤粉，进行煤层在多种应力条件下的应力特性研究；将试验所需煤样打碎并筛分；将筛分好的煤粉装入试件箱中，同时埋设应力传感器；在成型机中按一定压力将试件箱中的煤粉按压成型；盖合试件箱备用； (b)相似材料：试件箱内全部装载单层或多层相似材料，进行一种岩体或多层岩体在多种应力条件下的应力特性研究；按照几何相似比、应力相似比、质量相似比计算出各层相似材料所需质量；将河沙、水泥及石膏按一定比例混合均匀，加入适量水进一步搅拌均匀后逐层倒入试件箱中，同时埋设应力传感器，直到所有岩层相似材料都装入试件箱中；在成型机中按一定压力将试件箱中的相似材料按压成型；盖合试件箱备用； (c)相似材料及煤粉：试件箱内同时加入相似材料及煤粉，进行带有顶底板的煤层在多种应力条件下的应力特性研究；按照几何相似比、应力相似比、质量相似比计算出底板及顶板的相似材料所需质量；将河沙、水泥及石膏按底板相似材料所需比例混合均匀，加入适量水进一步搅拌均匀后倒入试件箱中；将试验所需煤样打碎并筛分；待底板相似材料完全自然风干后，将筛分好的煤粉装入试件箱中同时埋设应力传感器并夯实；将河沙、水泥及石膏按顶板相似材料所需比例混合均匀，加入适量水进一步搅拌均匀后倒入试件箱中；盖合试件箱备用； (2)将伺服液压油缸收回，将反力框架翻转90°，使之呈水平布置，以方便后续将试件箱放入反力框架的预定位置； (3)反力框架水平布置后，拆除反力框架的上横梁； (4)将试件箱翻转90°，与安装在反力框架上的液压油缸位置对应； (5)通过单轨电动葫芦吊装试件箱，将其安放在反力框架内的预定位置； (6)安装步骤(3)中拆除的上横梁，将反力框架反方向翻转90°，使反力框架与试件箱一同恢复原位； (7)将压头与试件箱接触，检查传感器连线是否正常，准备进行试验； (8)进行二维动静组合加载相似模拟试验并采集数据。 2.按照权利要求1所述的二维动静组合加载相似模拟试验方法，其特征在于，所述步骤(8)中先进行静载加载，再进行动荷载加载及数据采集，以上下方向为Z向，左右方向为X向，前后方向为Y向；静载加载： (a)同时加载Z向和X向至a千牛，a为自然数； (b)保持载荷t分钟，t为自然数； (c)同时加载Z向竖直压力和X向水平压力至2a千牛； (d)重复步骤(a)～(c)直到双向加载压力达到预定值，步骤(a)～(d)中，加载速率恒定；动荷载加载及数据采集： (a)X向施加水平动荷载，包括设置动荷载振幅；设置动荷载频率；设置动荷载循环次数；开始施加动荷载并观测记录数据； (b)Z向施加垂直动荷载，包括设置动荷载振幅；设置动荷载频率；设置动荷载循环次数；开始施加动荷载并观测记录数据； (c)X向施加水平动荷载，Z向施加垂直动荷载，包括设置动荷载振幅；设置动荷载频率；设置动荷载循环次数；开始施加动荷载并观测记录数据；在(a)～(c)中，动荷载数据采集系统采集压头处的应力、位移数据，预先埋设在试件箱中的应力传感器采集煤岩体内部的应力数据。 3.按照权利要求2所述的二维动静组合加载相似模拟试验方法，其特征在于，静载加载的最大载荷为5～500kN。 4.按照权利要求2所述的二维动静组合加载相似模拟试验方法，其特征在于，动荷载频率范围为0.01Hz～10Hz。
所属类别：	发明专利