和左右四個側面進行處理，以達到增大表面摩擦力的目的；
[0030]2)將試驗模型放在承載臺上并與承載臺邊界對齊，在模型的前后兩個表面分別至少粘貼兩個聲發射探頭，并調試三維數字照相裝置圖像清晰，三維聲發射裝置使用正常，并開始啟動三維數字照相裝置和三維聲發射裝置；
[0031]3)之后通過控制電液伺服控制箱利用分離組合式均布加載裝置對試驗模型水平和豎直方向進行加載，根據工程實際中地應力大小和試驗設計，加載至預定荷載；
[0032]4)再利用電液伺服控制箱啟動電液伺服控制作動器，根據實際巖溶隧道中水壓力的大小和試驗設計對試驗模型進行加載；
[0033]5)在對試驗模型加載過程中，三位數字照相裝置和三維聲發射裝置不間斷的采集圖像和數據，實時監測試驗模型在加載過程中模型表面的三維空間變形以及三維聲發射信息。
[0034]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0035]實施例1:如圖1所示巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統示意圖，包括基座1、圓形承載架2、分離組合式均布加載裝置3、承載臺4、電液伺服控制作動器5、電液伺服控制箱6、三維數字照相裝置7和三維聲發射裝置8，另外還有試驗模型9。如圖2所示圓形承載架示意圖，承載架整體上外圓內方的構造使模型加載過程中試驗裝置中的應力分布更加均勻，具有較好的承載力。如圖3所示分離組合式均布加載裝置示意圖，分離組合式加載裝置3由兩到三個千斤頂10和一個加載板11組成，加載板11和試驗模型9的加載面要進行增加摩擦處理，達到增加承載板11和試驗模型9之間摩擦力的目的。如圖4所示巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統剖面圖(部分)，試驗模型9的形狀是與加載板尺寸相匹配的矩形，利用試驗模型9代表巖溶隧道中的防突巖盤；通過電液伺服控制箱6控制試驗模型9左右兩側和上側的分離組合式均布加載裝置3實現模型水平和豎直方向加載，分別模擬真實巖體中的水平和豎直應力；再通過電液伺服控制箱6控制電液伺服控制作動器5沿軸向對試驗模型9施加荷載，用來模擬真實巖溶隧道中防突巖盤后側的水壓荷載。另外，三維數字照相裝置7和三維聲發射裝置8用于加載過程中監測試樣模型表面的三維空間變形以及三維聲發射信息。
[0036]分離組合式加載裝置3由兩到三個千斤頂和一個加載板組成，分離組合式加載裝置3和電液伺服控制作動器5均由電液伺服控制箱6控制，另外，分離組合式均布加載裝置3的加載板和試驗模型9的加載面要進行增加摩擦處理，增加承載板和試驗模型9之間摩擦力。
[0037]所述試驗系統的加載對象為矩形試驗模型9，最外部分圓形承載架2為圓形設計，整體上外圓內方的構造使模型加載過程中試驗裝置中的應力分布更加均勻，具有較好的承載力。
[0038]所述分離組合式均布加載裝置3由兩到三個千斤頂和一個加載板組成，兩到三個千斤頂的設計與一個時相比能夠使模型受荷面上的荷載分布更加一致，而利用一個加載板將兩到三個千斤頂連接成一個整體的設計，保證了同一個加載面上千斤頂頂進量的一致，也是為了保證模型加載過程中模型受到的荷載更均勻。
[0039]所述加載板的尺寸是可以根據實際的試驗模型9尺寸需要進行變化的，且加載板的尺寸應略小于試驗模型9的尺寸，防止加載過程中加載板之間相互擠壓。
[0040]所述分離組合式均布加載裝置3共有三個，分別位于試驗模型9的左右兩側和上側，所述三個加載裝置是相互獨立的，可以分別對試驗模型9施加水平和豎向荷載，模擬真實巖體中不同方向的應力狀態。
[0041]所述電液伺服控制作動器5的加載端頭中內置有相應的傳感器，可以實時監測并記錄電液伺服控制作動器5對試驗模型9施加的荷載以及端頭的位移量。
[0042]所述試驗模型9是代表巖溶隧道中防突巖盤的巖體模型，試驗模型9的形狀為矩形，但其尺寸可是變化的，只要比分離組合式均布加載裝置3中加載板的尺寸稍大即可。同時，試驗模型9能夠模擬的巖體類型也是多樣的，比如堅硬致密巖體、松散巖體、完整巖體、含缺陷巖體等。
[0043]所述分離組合式均布加載裝置3的加載板和試驗模型9的加載面要進行增加摩擦處理，達到增加加載板和試驗模型之間摩擦力的目的，而且這種處理方式并不是唯一的，比如對試驗模型9可以在要加載的表面涂一層環氧樹脂和砂的混合物，對加載板可以進行噴砂、拋丸等工藝進行處理。
[0044]所述三維數字照相裝置7在試驗過程中對試驗模型表面全程攝像，與普通數字照相相比三維數字照相技術可實現對試驗模型三維空間位移場進行全程監測分析。所述三維聲發射裝置8通過在模型前后表面分別粘貼至少兩個聲發射探頭，在實驗過程中全程記錄試驗模型9的聲發射特征并進行聲發射定位。
[0045]巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統及其試驗方法，包括以下試驗步驟:
[0046]I)根據實際中巖溶隧道的防突巖盤性質，按照試驗具體要求制作試驗模型9，模型的尺寸應略大于加載板11的尺寸，并對模型的上下和左右四個側面進行處理，以達到增大表面摩擦力的目的；
[0047]2)將試驗模型9放在承載臺4上并與承載臺邊界對齊，在模型的前后兩個表面分別至少粘貼兩個聲發射探頭，并調試三維數字照相裝置7圖像清晰，三維聲發射裝置8使用正常，并開始啟動三維數字照相裝置7和三維聲發射裝置8 ;
[0048]3)之后通過控制電液伺服控制箱6利用分離組合式均布加載裝置3對試驗模型9水平和豎直方向進行加載，根據工程實際中地應力大小和試驗設計，加載至預定荷載；
[0049]4)再利用電液伺服控制箱6啟動電液伺服控制作動器5，根據實際巖溶隧道中水壓力的大小和試驗設計對試驗模型9進行加載；
[0050]5)在對試驗模型9加載過程中，三位數字照相裝置7和三維聲發射裝置8不間斷的采集圖像和數據，實時監測試驗模型9在加載過程中模型表面的三維空間變形以及三維聲發射信息。
[0051]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統，其特征在于:試驗系統包括基座(I)、圓形承載架(2)、分離組合式均布加載裝置(3)、承載臺(4)、電液伺服控制作動器(5)、電液伺服控制箱(6)、三維數字照相裝置(7)、三維聲發射裝置(8)、試驗模型(9)、千斤頂(10)和承載板(11);圓形承載架⑵安裝在基座⑴上，在圓形承載架⑵上連接有分離組合式均布加載裝置(3)和承載臺(4)，分離組合式均布加載裝置(3)與承載臺(4)構成四方形承載室，承載臺(4)位于下端，分離組合式均布加載裝置(3)位于上端和左右兩端并由千斤頂(10)和承載板(11)組成，在承載室內側有電液伺服控制作動器(5)，電液伺服控制作動器(5)利用自身千斤頂(10)部分施加荷載，承載板(11)構成試驗容器，在試驗容器內有試驗模型(9);在試驗模型上粘貼聲發射探頭并連接三維聲發射裝置(8)，電液伺服控制箱(6)的控制線與分離組合式均布加載裝置(3)和電液伺服控制作動器(5)連接，在試驗容器的前面有三維數字照相裝置(7)。2.權利要求1所述的一種巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統的試驗方法，其特征在于，包括以下試驗步驟: 1)根據實際中巖溶隧道的防突巖盤性質，按照試驗具體要求制作試驗模型(9)，模型的尺寸應略大于加載板的尺寸，并對模型的上下和左右四個側面進行處理，以達到增大表面摩擦力的目的； 2)將試驗模型(9)放在承載臺(4)上并與承載臺邊界對齊，在模型的前后兩個表面分別至少粘貼兩個聲發射探頭，并調試三維數字照相裝置(7)圖像清晰，三維聲發射裝置(8)使用正常，并開始啟動三維數字照相裝置(7)和三維聲發射裝置(8); 3)之后通過控制電液伺服控制箱(6)利用分離組合式均布加載裝置(3)對試驗模型(9)水平和豎直方向進行加載，根據工程實際中地應力大小和試驗設計，加載至預定荷載； 4)再利用電液伺服控制箱(6)啟動電液伺服控制作動器(5)，根據實際巖溶隧道中水壓力的大小和試驗設計對試驗模型(9)進行加載； 5)在對試驗模型(9)加載過程中，三位數字照相裝置(7)和三維聲發射裝置(8)不間斷的采集圖像和數據，實時監測試驗模型(9)在加載過程中模型表面的三維空間變形以及三維聲發射信息。
【專利摘要】一種巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統及其試驗方法，屬于水力耦合作用下圍巖破壞模型試驗系統及試驗方法。巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統包括基座、圓形承載架、分離組合式均布加載裝置、承載臺、電液伺服控制作動器、電液伺服控制箱、三維數字照相和三維聲發射裝置；利用分離組合式均布加載裝置對試驗模型進行水平和豎直方向加載，利用電液伺服控制作動器模擬巖盤后側的水壓力，利用三維數字照相和三維聲發射裝置對實驗過程中模型的三維變形和三維聲發射信息進行監測和定位。巖溶隧道防突巖盤失穩破壞模型試驗系統及其試驗方法準確地模擬防突巖盤的工程環境，提高了試驗效率，節約了試驗的時間和經濟成本，提高了實驗結果的精確性。
【IPC分類】G01N3/12, G01N33/00
【公開號】CN105136582
【申請號】CN201510617388
【發明人】蔚立元, 蘇海健, 靖洪文, 吳興杰, 劉貴周
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月24日