[发明专利]三向加载大型三维相似模拟试验系统

摘要

本发明公开了一种三向加载大型三维相似模拟试验系统，包括试件箱和反力系统，其关键在于试件箱通过螺孔带的灵活设置，从而使试件箱可变化不同的体积，满足不同的试验要求，反力系统包括位于地面下的混凝土反力池以及与反力池固定的反力架。本发明可模拟井下采掘过程中不同顶板活动阶段时的煤层应力的复杂分布现象，制作大倾角矿层试件更方便、效果更好，可以保证在整个开采过程中，岩体都存于三向应力条件下，可以研究更多工况下的地下空间开挖，降低了整个系统地表上的高度，并且造价更低，系统更稳定。

主权项

一种三向加载大型三维相似模拟试验系统，包括试件箱和反力系统，其特征是：所述试件箱包括底座（1）；所述底座（1）的边缘设置有构成正方形的左螺孔带（13）、右螺孔带（14）、前螺孔带（15）和后螺孔带（16）；所述底座（1）在所述左螺孔带（13）处通过螺栓固定连接有左侧板（3），在所述前螺孔带（15）处通过螺栓固定连接有前侧板（5）；所述右螺孔带（14）与所述左螺孔带（13）之间设置有至少一个第一中间螺孔带（17）；所述后螺孔带（16）与所述前螺孔带（15）之间设置有与所述第一中间螺孔带（17）数量对应、垂直相接的第二中间螺孔带（18）；相接的第一中间螺孔带（17）和第二中间螺孔带（18）与所述左螺孔带（13）和右螺孔带（14）构成正方形；所述右螺孔带（14）或任一所述第一中间螺孔带（17）上通过螺栓固定连接有右侧板（4）；与所述右侧板（14）相接的所述后螺孔带（16）或任一所述第二中间螺孔带（18）上通过螺栓固定连接有后侧板（6）；所述后侧板（6）上设置有传感器接线孔（19）；所述后侧板（6）的外侧间隔固定有第一垫板（31）；所述左侧板（3）的内侧通过螺栓固定连接有左压座（7）；所述左侧板（3）上按均分区域设置有左压套（9）；所述左压座（7）上固定有数量和位置与所述左压套（9）相对应的左压杆（8）；所述左压杆（8）穿出所述左压套（9）；所述前侧板（5）的内侧通过螺栓固定连接有前压座（10）；所述前侧板（5）上按均分区域设置有前压套（11）；所述前压座（10）上固定有数量和位置与所 述前压套（11）相对应的前压杆（12）；所述前压杆（12）穿出所述前压套（11）；所述左压座（7）与所述前压座（10）间隔设置；所述反力系统包括位于地面下的混凝土反力池（23）；所述反力池（23）的底部设置有与所述反力池（23）固定连接的第一反力座（24a）；所述第一反力座（24a）的右侧设置有第二反力座（24b）；所述第二反力座（24b）与所述反力池（23）的池底固定，并同时与所述第一反力座（24a）通过螺栓固定连接；所述反力池（23）在所述试件箱的左侧设置有与所述第一反力座（24a）固定连接，并且紧靠混凝土墙面的侧承力架（26）；所述侧承力架（26）上固定有数量和位置与所述左压杆（8）相对应的左液压缸（27）；所述反力池（23）在所述试件箱的右侧设置有与所述第二反力座（24b）螺栓连接的反力架（28）；所述反力架（28）可与所述试件箱通过螺栓固定连接；所述第一反力座（24a）的前部固定有前立柱（29）；所述前立柱（29）的一端面紧靠所述反力池（23）的混凝土墙面，另一端面固定有数量和位置与所述前压杆（12）相对应的前液压缸（30）；所述第一反力座（24a）的后部固定有后立柱（33）；所述后立柱（33）的一端面紧靠所述反力池（23）的混凝土墙面，另一端面固定有数量和位置与所述第一垫板（31）相对应、并可紧贴所述第一垫板（31）的第二垫板（32）；所述前立柱（29）和后立柱（33）通过上方固定的横梁（55）连接为一体结构；所述横梁（55）上均布设置有与所述试件箱相对的上液压缸（34）；所述模拟试验系统还包括压座（35）；进行相似模拟试验时，所述压座（35）将所述上液压缸（34）的加载力传递至所述试件箱内的相似材料上。