(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221821132.7 (22)申请日 2022.07.14 (73)专利权人 河北工程大 学 地址 056000 河北省邯郸市经济技 术开发 区太极路19号 (72)发明人 高帅　洛锋　樊浩冬　吕振　孙赓　 李盟　李国栋　董恩远　凌向阳　 (74)专利代理 机构 郑州博骏知识产权代理事务 所(普通合伙) 41222 专利代理师 赵云 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种用于实验室模拟充填体受力变形的监 测装置 (57)摘要 本实用新型专利公开了一种用 于实验室模 拟充填体受力变形的监测装置， 通过相似模拟材 料试验， 模拟充填工作面所处的地质条件和应力 环境， 通过封闭联通软管， 保证装置内液体处于 密闭状态， 使上覆岩层对活塞的作用以液罐内液 体压力的形式表现， 通过液罐内壁的连通孔， 使 内部液体压力表现为橡胶皮套的弹性变形， 通过 橡胶皮套上贴覆的应变片， 将 橡胶皮套的弹性变 形以电信号的形式输出， 记录并反演充填体受力 变化的数据， 通过橡胶皮套的标定， 获得液罐液 压应力‑橡胶应变关系， 通过液压测力装置的标 定， 可以采用该装置反映充填体的受力变化特 征。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 218098546 U 2022.12.20 CN 218098546 U 1.一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 其特征在于： 所述监测装置包括 平面应变实验台， 所述平面应变实验台包括容纳腔体， 所述容纳腔体内部设置有相似模拟 材料层、 模拟煤层工作面推进层和液压测力装置， 所述液压测力装置设置在所述模拟煤层 工作面推进层中； 所述液压测力装置包括活塞推头、 底部液罐以及外部橡胶皮套， 所述底部 液罐包括底座和罐体； 所述罐体设置在底座上， 所述活塞推头滑动设置在罐体上， 所述罐体 外侧套设有外部橡胶皮套， 所述外部橡胶皮套上端和下段均与罐体外侧密封连接， 所述罐 体中下部位置开设有多个矩形狭 缝， 所述外部橡胶皮套对应于所述矩形狭缝位置设置有应 变片， 其中活塞推头高度、 罐体内液体高度以及底座高度之和等于模拟试验中充填体的等 价采高。 2.根据权利要求1所述的一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 其特征在 于： 所述活塞推头包括活塞轴和橡胶压头， 所述活塞轴下端设置有橡胶压头， 所述橡胶压头 与所述底部液罐中的液体接触， 所述活塞轴外圆周面与所述底部液罐的内圆周面之 间设置 有滑动密封 部件。 3.根据权利要求2所述的一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 其特征在 于： 所述活塞推头还包括加强筋， 所述活塞推头内部 设置有支撑柱， 所述支撑柱与活塞推头 外圆周面之间构成中空腔体， 所述中空腔体中设置有 多个加强筋。 4.根据权利要求3所述的一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 其特征在 于： 所述活塞推头还包括联通软管， 所述联通软管设置在所述中空腔 体中， 所述联通软管用 于向底部液 罐内注入或抽出 液体。 5.根据权利要求4所述的一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 其特征在 于： 所述联通软 管上设置有开关阀。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218098546 U 2一种用于实验 室模拟充填体受力变形的监测装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及工程岩体技术领域， 尤其是一种用于实验室模拟充填体 受力变形 的监测装置 。 背景技术 [0002]对充填开采工作面覆岩变形规律、 充填材料以及充填效果等问题展开研究时， 常 常需要选取具有非线性力学特性的充填体作为物理相似模拟材料， 并结合相似材料模拟试 验对充填体的受力变化情况进行监测。 在实验室对充填工作面内充填体展开研究过程中， 缺少可以准确反映充填体非线性力学特性的相似模拟材料， 限制了实验室内对充填工作面 中充填体作用机理的深入研究。 相似模拟材料试验中岩层应力变化的数据， 多来自于观测 位置提前埋入的压力盒与应变砖， 测量位置均位于岩土体内或充填材料中， 测量准确度不 高。 实用新型内容 [0003]本实用新型的目的是针对上述问题， 提供一种用于实验室模拟充填体受力变形的 监测装置 。 为解决上述 技术问题， 本实用新型采用了下列技 术方案： [0004]一种用于实验室模拟充填体受力变形的监测装置， 所述监测装置包括平面应变实 验台， 所述平面应变实验台包括容纳腔体， 所述容纳腔 体内部设置有相似模拟材料层、 模拟 煤层工作面推进层和液压测力装置， 所述液压测力装置 设置在所述模拟煤层工作面推进层 中； 所述液压测力装置包括活塞推头、 底部液罐以及外部橡胶皮套， 所述底部液罐包括底 座 和罐体； 所述罐体设置在底座上， 所述活塞推头滑动设置在罐体上， 所述罐体外侧套设有外 部橡胶皮套， 所述外部橡胶皮套上端和下段均与罐体外侧密封连接， 所述罐体中下部位置 开设有多个矩形狭缝， 所述外部橡胶皮套对应于所述矩形狭缝位置设置有应变片， 其中活 塞推头高度、 罐体内液体高度以及底座高度之和等于模拟试验中充填体的等 价采高。 [0005]进一步的， 所述活塞推头包括活塞轴和橡胶压头， 所述活塞轴下端设置有橡胶压 头， 所述橡胶压头与所述底部液罐中的液体接触， 所述活塞轴外圆周面与所述底部液罐 的 内圆周面之间设置有滑动密封 部件。 [0006]进一步的， 所述活塞推头还包括加强筋， 所述活塞推头内部设置有支撑柱， 所述支 撑柱与活塞推头 外圆周面之间构成中空腔体， 所述中空腔体中设置有 多个加强筋。 [0007]进一步的， 所述活塞推头还包括联通软管， 所述联通软管设置在所述中空腔体中， 所述联通软 管用于向底部液 罐内注入或抽出 液体。 [0008]进一步的， 所述联通软 管上设置有开关阀。 [0009]本实用新型由于采用了以上技术方案， 具有显著的技术效果： (1)该装置实现了充 填体非线性力学特性模拟和受力、 变形的实时监测的统一整合； (2)本实用新型提供了一种 监测充填工作面内充填体受力变形特征的方法， 可用以实验室内对充填工作面中充填体作 用机理的深入研究， 同时可通过改变液压测力装置内液体种类、 橡胶皮套的材质与厚度， 作说　明　书 1/5 页 3 CN 218098546 U 3