小比例尺巷道二维相似材料试验系统

【设备简介】

小比例尺巷道二维相似材料试验系统是一种用于模拟巷道工程力学行为的试验设备。该设备是按照一定的比例缩小，采用相似材料制作模型，在二维平面内模拟巷道开挖、支护等过程的试验系统，可用于研究巷道围岩的变形、破坏规律以及支护结构的作用机制等。

【设备原理】

依据相似理论，使模型与原型在几何、力学等方面满足相似条件，通过对小比例尺模型进行试验，测量和分析模型的各种物理量，如位移、应变、应力等，进而推断原型巷道在实际工程中的力学行为和变化规律。

【设备功能】

（1）成本低：由于采用小比例尺模型，所需的相似材料和试验设备相对较少，试验成本较低，同时也缩短了试验周期，提高了试验效率。

（2）可重复性高：可以在相同条件下多次重复试验，排除偶然因素的影响，得到可靠的试验结果。此外，还可以方便地改变试验参数，研究不同因素对巷道力学行为的影响。

（3）可视化程度高：通过模型箱的观察窗和透明材料制作的模型，能够直接观察到巷道模型在加载和开挖过程中的内部变形和破坏情况，有助于深入理解巷道围岩的力学响应机制。

（4）参数可控性强：可以精确控制加载条件、边界条件和材料参数等，模拟各种复杂的工程工况和地质条件，为研究巷道在不同情况下的稳定性和变形规律提供了有力手段。

【主要技术参数】

（1）带有大倾角煤层开采功能，设备能够旋转角度不小于75度，机械控制；对相似材料每个方向最大压力：0.5Mpa；竖向均布加载点：2个；左侧和右侧各均布加载点：2个；配备侧向加载横梁，最大变形量不超过1%0；加载行程：0~150mm；加载同步差：<0.5mm；测量范围1%~100%以内，控制精度为0.01MPa;位移分辨力：0.001mm；灵敏度硅三阶峰的信噪比好于20:1，并能观察到四阶峰；高效率低杂散光，600刻线、1800刻线。软件调节共焦针孔，10~1000um连续可调。

（2）针孔真共焦设计，获得待测样品点的拉曼信号，屏蔽周围干扰；

采用微机伺服自动控制，可以编程控制，分步骤进行加载；多功能微机力学控制系统软件一套，实现全自动闭环控制。第1步：位移控制：0.03mm/s,目标载荷：30kN，保持时间50秒。第2步：载荷控制：2kN/s,目标应力：100MPa，保持时间10分钟。第3步：位移控制：0.2mm/s,位移增量：20mm。第4步：位移控制：0.5mm/s，目标载荷：60kN，保持时间2小时。可以将载荷值同步实时传输给其他数据采集系统；实现3面的异步或同步加载；可展现黏贴应变片的详细过程，包括：砂纸打磨、酒精清洗、涂抹502胶水、黏贴应变片、放置位移计；

液压系统压力：≤63MPa;施加载荷精度：<±1%F·S；采用体积压力控制器施加内围压以及测量内体变。体积控制器采用步进电机驱动，最大载荷2MPa，控制波动方分之一扭转角度0~360°，轴向位移：100mm，静志怪制精度≤0.02%，动态控制精度≤0.1%:轴向和扭转方向均采用电机驱动，运行噪音小于50dB。轴向力波动为正负1N。扭矩波动为正负0.1Nm。

【基本信息】