本實(shí)用新型涉及一種組合式多功能伺服控制加載相似模擬實(shí)驗(yàn)臺，借助于該實(shí)驗(yàn)臺，除了能夠進(jìn)行不同應(yīng)力邊界條件下，邊坡工程開挖、煤層開采等平面相似材料模型非線性控制加載試驗(yàn)研究，還能夠進(jìn)行不同應(yīng)力邊界條件下，隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)的非線性控制加載試驗(yàn)研究。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出各類高大邊坡工程、以及施工難度和安全風(fēng)險較大的長大隧道工程；此外，地下煤炭資源采出后，淺部采空區(qū)上覆巖體產(chǎn)生應(yīng)力重分布、導(dǎo)致地表產(chǎn)生附加移動和變形，致使地表建（構(gòu)）筑物沉降、局部開裂、傾斜、直至倒塌等，嚴(yán)重影響和危害著采空區(qū)上方建（構(gòu)）筑物的規(guī)劃、建設(shè)及安全運(yùn)營。

為解決上述工程建設(shè)以及采礦工程實(shí)踐中的各種具有挑戰(zhàn)性難題，改變目前理論研究明顯滯后于工程實(shí)踐的現(xiàn)狀，急需研制適應(yīng)不同工程需求的組合式多功能伺服控制加載相似模擬實(shí)驗(yàn)臺，以通過室內(nèi)大量的試驗(yàn)研究，總結(jié)和提煉理論成果，更好地指導(dǎo)和服務(wù)于各類工程實(shí)踐。

因此，在不同應(yīng)力邊界條件下，為完成邊坡工程開挖、煤層開采等平面相似材料模型試驗(yàn)，以及進(jìn)行隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)的非線性控制加載試驗(yàn)研究，研究設(shè)計(jì)一種組合式多功能伺服控制加載相似模擬實(shí)驗(yàn)臺，是進(jìn)行室內(nèi)相似模擬試驗(yàn)研究的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

除了克服目前室內(nèi)相似模擬試驗(yàn)非線性應(yīng)力邊界加載的不足，還要合理反映隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)，本實(shí)用新型提供一種組合式多功能伺服控制加載相似模擬實(shí)驗(yàn)臺，對解決上述問題提供了新的思路和試驗(yàn)設(shè)備，具有重要的實(shí)用價值。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該實(shí)驗(yàn)臺主要由結(jié)構(gòu)與功能相同的兩套加載裝置組合而成，每套加載裝置主要由以下部分組成：底座、頂梁和左右側(cè)梁、一套液壓伺服控制加載系統(tǒng)和一個相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽；所述底座上設(shè)置有左右側(cè)梁，左右側(cè)梁之間設(shè)置有所述相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽，左右側(cè)梁頂部設(shè)置有頂梁，左右側(cè)梁與頂梁間連接采用螺栓加固，所述的液壓伺服控制加載系統(tǒng)包括設(shè)置在頂梁上的8個獨(dú)立的第一液壓千斤頂和對稱布置在左右側(cè)梁上的12個獨(dú)立的第二液壓千斤頂，所述第一、二液壓千斤頂分別施加不同的頂部和側(cè)向應(yīng)力邊界條件；在單套加載裝置靠近底座的所述相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽的左右側(cè)梁上，前后對稱安裝槽鋼。

試驗(yàn)過程：

第一步，需在單套或雙套加載裝置的相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽內(nèi)分層鋪裝相似實(shí)驗(yàn)材料。

第二步，相似實(shí)驗(yàn)材料風(fēng)干后，借助單套或雙套加載裝置頂部及兩側(cè)的液壓伺服控制加載系統(tǒng)分別施加不同的應(yīng)力邊界條件。

第三步，采用單套加載裝置進(jìn)行邊坡工程開挖或煤層開采等平面相似材料模型非線性控制加載試驗(yàn)，或采用雙套加載裝置進(jìn)行隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)的非線性控制加載試驗(yàn)研究。

本實(shí)用新型的有益效果是，借助于該試驗(yàn)臺的單套加載裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)非線性應(yīng)力邊界條件下，邊坡工程開挖或煤層開采等平面相似材料模型非線性控制加載試驗(yàn)，或采用雙套加載裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)非線性應(yīng)力邊界條件下，隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)的非線性控制加載試驗(yàn)研究。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的正視圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

圖4是圖1中單套加載架的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

第一步，在單套加載裝置靠近底座1-1的相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽1-4的左右側(cè)梁1-2上，前后對稱安裝槽鋼1-7，分別上緊固定螺栓1-8后，開始在槽鋼1-7與加載架形成的空間內(nèi)分層鋪裝相似實(shí)驗(yàn)材料至滿，然后，沿著左右側(cè)梁1-2自下而上依次加裝槽鋼和分層鋪裝相似實(shí)驗(yàn)材料以至達(dá)到頂梁1-3的下緣。

第二步，待相似材料風(fēng)干后，根據(jù)工程實(shí)際，應(yīng)用布置在單套加載裝置頂梁1-3的8個獨(dú)立液壓千斤頂1-5，以及對稱布置在左右側(cè)梁1-2的12個獨(dú)立液壓千斤頂1-6，分別施加不同的頂部和側(cè)向應(yīng)力邊界條件（左右測梁與頂梁間連接采用螺栓1-8加固）。

第三步，拆除單套加載裝置前面的槽鋼，布置變形監(jiān)測點(diǎn)，應(yīng)用單套加載裝置的液壓伺服控制系統(tǒng)，完成邊坡工程開挖或煤層開采等平面相似材料模型非線性控制加載試驗(yàn)。

實(shí)施例2

第一步，分別在兩套加載裝置靠近底座1-1的相似實(shí)驗(yàn)材料充填槽1-4的左右側(cè)梁1-2上，前后對稱安裝槽鋼1-7，分別上緊固定螺栓1-8后，開始在槽鋼1-7與加載架形成的空間內(nèi)分層鋪裝相似實(shí)驗(yàn)材料至滿，然后，沿著左右側(cè)梁1-2自下而上依次加裝槽鋼和分層鋪裝相似實(shí)驗(yàn)材料以至達(dá)到頂梁1-3的下緣。

第二步，待相似材料風(fēng)干后，分別拆除兩套加載裝置相對兩側(cè)的槽鋼后，對接組合兩套加載裝置。根據(jù)工程實(shí)際，應(yīng)用布置在兩套加載裝置頂梁1-3的16個獨(dú)立液壓千斤頂1-5，以及對稱布置在左右側(cè)梁1-2的24個獨(dú)立液壓千斤頂1-6，分別施加不同的頂部和側(cè)向應(yīng)力邊界條件。

第三步，拆除兩套加載裝置組合后前面的槽鋼，布置變形監(jiān)測點(diǎn)，應(yīng)用兩套加載裝置的液壓伺服控制系統(tǒng)，完成隧道工程開挖與支護(hù)過程三維效應(yīng)的非線性控制加載試驗(yàn)研究。