本實用新型涉及礦山、巖土等工程領域物理模擬研究，尤其涉及礦山、巖土等工程領域物理模擬研究中物理相似模擬實驗在復雜地質條件下的模擬及相關數據測量，具體涉及一種可調角度的三維物理相似模擬實驗架。

背景技術：

物理相似模擬實驗技術，自前蘇聯(lián)時期發(fā)展至今已有將近一個世紀，其對實際工程中相關數據的測量及借鑒具有重要的意義，已經解決了很多實際工程中因無法測量或者測量難等造成的數據短缺問題。物理模擬實驗是礦山、巖土、地質等學科重要研究手段之一，實驗中物理相似模擬實驗架可以用來模擬各種實際工程地質條件，為工程實踐中的支護及工作面應力應變和圍巖穩(wěn)定性變化提供各種參數。因此，物理相似模擬實驗的技術水平與實際工程問題有很大程度的關聯(lián)。但是，物理模擬實驗中的實驗架由于結構簡單，導致很多地層條件難以清楚再現，且架子在移動或者轉動(為實現大傾角地層條件)過程中，由于各種問題會經常出現模型坍塌的現象，造成實驗的失敗，及數據的難以采集。

技術實現要素：

本實用新型的目的是物理模擬實驗中的地質條件問題，提供一種實驗室物理模擬實驗用的三維立體模型架，并對其運行原理進行說明，使用其可實現復雜地質條件，尤其是大傾角地質條件的模擬，從而對大傾角方面的相似模擬實驗進行程序簡化，使得實驗的成功率大大提高，相比較平面架來說，其實驗現象更加真實可靠，實驗效果更加明顯。

為實現上述目的，本實用新型公開了如下技術方案：

一種可調角度的三維物理相似模擬實驗架，包括外部結構架和內部架，外部結構架兩端設有角度確定板，角度確定板上設有調角度軌道；內部架前后兩側底部分別設有導向滑輪，后端導向滑輪與外部結構架活動鉸接，前端導向滑輪與調角度軌道配合；在外部結構架底部設有液壓缸及其支架，液壓缸作用在內部架上。

進一步的，所述外部結構架前端為傾斜結構。

進一步的，所述外部結構架前端設有方便裝料的階梯狀支撐梁。

進一步的，所述角度確定板通過焊接在外部結構架底部的支撐立柱支撐。

進一步的，所述外部結構架左右兩側設有支撐橫梁。

進一步的，所述內部架底部設有底板支撐梁。

進一步的，所述內部架在其每個側部均設有開切眼鋼槽固定孔。

進一步的，所述內部架底部設有防滑裝置。

進一步的，所述內部架的前端導向滑輪上設有角度指示針，角度確定板上設有刻度，角度指示針與角度確定板上的刻度相匹配。

本實用新型公開的一種可調角度的三維物理相似模擬實驗架，具有以下有益效果：

1.該架子操作簡單，相比較以前的實驗架，可由一人使用液壓缸來進行架子的角度的調整，相比較以前的架子，更節(jié)省人力，并提高實驗的成功率；

2.以往物理模擬實驗架，進行角度調節(jié)時需要找中心點，利用量角器水平儀等進行調整，該架子邊緣設計有角度值，且經過精密的測量，可直接調節(jié)實驗所需角度，角度范圍在0°-90°，需一人操作，不涉及其他設備，簡化了實驗過程；

3.本實用新型周圍用高強度透明材料板防護，可實際觀察周圍地質條件的變化，使得實驗更加立體，現象容易觀察，結果更加真實：

4.本實用新型有預留開切眼，可簡化實驗程序，使得實驗更加的真實、簡單。

附圖說明

圖1是實驗架整體結構圖；

圖2是內部架結構圖；

附圖標記說明：1-外部結構架；2-導向滑輪；3-支撐橫梁；4-液壓缸及其支架；5-調角度軌道；6-角度確定板；7-支撐立柱；8-階梯狀支撐梁；9-裝料區(qū)；10-底板支撐梁；11-角度指示針；12-防滑裝置；13-開切眼槽鋼固定孔。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步描述。

請參見圖1-圖2。

實施例1

一種可調角度的三維物理相似模擬實驗架，包括外部結構架1和內部架，外部結構架1兩端設有角度確定板6，角度確定板6上設有調角度軌道5；內部架前后兩側底部分別設有導向滑輪2，后端導向滑輪與外部結構架1活動鉸接，前端導向滑輪與調角度軌道5配合；在外部結構架1底部設有液壓缸及其支架4，液壓缸作用在內部架上。

實施例2

本實施例中，所述外部結構架1前端為傾斜結構。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例3

本實施例中，所述外部結構架1前端設有方便裝料的階梯狀支撐梁8。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例4

本實施例中，所述角度確定板6通過焊接在外部結構架1底部的支撐立柱7支撐。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例5

本實施例中，所述外部結構架1左右兩側設有支撐橫梁3。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例6

本實施例中，所述內部架底部設有底板支撐梁10。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例7

本實施例中，所述內部架在其每個側部均設有開切眼鋼槽固定孔13。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例8

本實施例中，所述內部架底部設有防滑裝置12。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

實施例9

本實施例中，所述內部架的前端導向滑輪上設有角度指示針11，角度確定板6上設有刻度，角度指示針11與角度確定板6上的刻度相匹配。本實施例的其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采取的技術方案也適用于其余實施例。

本實用新型一種可調角度的三維物理相似模擬實驗架，根據相似模擬實驗實際地質條件，選擇相應的高強度透明材料作為實驗用底板及周圍護幫版，以觀察實驗地質條件的變化；然后將模型底板旋轉至與水平面相平，以進行內部架的固定；其次按照實驗地層不同配比在模型架上依次裝填煤層，直接頂，基本頂；裝填完畢后可以旋轉內部架至需要的地質條件，也可待模型干燥后再進行旋轉；最后進行具體的實驗，即模型的開挖，及模型液壓支架的推移，進行裝架時步驟如下：

進行實驗架中模型的鋪裝時，先使用下部的液壓缸進行模型架的角度的調整，將模型裝料部分調至水平面，然后進行固定；待架子水平后，在周圍及底板加裝高強度透明材料板，使得架子內部形成空間；然后將料按配比進行配置，進行裝料，在裝料過程中可根據需要在內部架左右加裝相應的槽鋼，以方便待模型干燥以后進行的模擬煤層開采；

在裝填完后，待模型凝固后，可以進行相應的實驗。首先將水平的內部架旋轉至相應的角度，然后將模擬開切眼處的槽鋼拆除，以進行煤層的開挖。

進一步的，本實用新型中物理模擬實驗架模型部分可按1：100的比例進行實際地質條件的模擬，模擬架水平條件下的高為0.6m，可模擬煤層關鍵層以下的地質條件，模型的長度跟寬度均為1.7m，可滿足150m的實際工作面長度，可進行初次來壓及多次周期來壓的模擬，且模型架在制作時可根據實際地質條件進行尺寸的適當調整。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，而非對其限制；應當指出，盡管參照上述各實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應的技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。