(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210781249.5 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232001 安徽省淮南市山 南新区泰丰 大街168号 (72)发明人 陈登红　袁永强　 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种高水平应力巷道围岩可视化真三轴实 验装置 (57)摘要 本发明公开了一种高水平应力巷道围岩可 视化真三轴实验装置， 由X、 Y、 Z三向电液加压系 统、 透明围岩观察传力板、 轴向开挖传力板、 数据 监测侧边传力板、 高强度反力架和围岩数据变化 监测系统组成高水平应力巷道围岩可视化真三 轴实验装置， 其中， X向电液加压系统对围岩提供 轴向高应力， Y向电液加压系统对围岩提供侧向 高应力， Z向电液加压系统对围岩提供垂直重力， 且X、 Y、 Z三向电液加压系统所提供的力可以单独 分级控制， 以研究不同侧压系数下高水平应力巷 道围岩破坏特征。 该装置具有可视化、 可扩充性 和高效性的特点。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114965081 A 2022.08.30 CN 114965081 A 1.一种高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于： 由X、 Y、 Z三向电液加 压系统、 透明围岩观察传力板、 轴向开挖传力板、 数据监测侧边传力板、 高强度反力架和围 岩数据变化监测系统组成高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其中， X向电液加压 系统对围岩提供轴向高应力， Y向电液加压系统对围岩提供侧向高应力， Z向电液加压系统 对围岩提供垂直重力， 且 X、 Y、 Z三向电液加压系统所提供的力可以单独 分级控制， 以研究不 同侧压系数 下高水平应力巷道围岩破坏特 征。 2.根据权利要求1所述的高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于， 电 液加压系统中的单个电液加压部件具体由液压立柱、 金属快速接头、 长距离液压油输送软 管， 液压油分流器、 压力表、 短距离液压油输送软管、 电磁阀液压泵组成， X、 Y、 Z三 向电液加 压系统分别由8个电液加压部件组成， 并且， 把8 个电液加压部件分为2组， 每组4个安装在高 强度反力架上。 3.根据权利要求1所述的高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于， 高 强度反力架由4条立柱和8条横柱组成框架， 利用焊接及螺丝双固定的方式， 将其进 行组装， 为使其更加牢固， 在连接处增加三角结构， 反力架 内部设置X、 Y、 Z三 向的横梁底座， 在底座 上设置反力杆， 反力杆的端部 设置U型卡槽， 在 U型卡槽中间设置张紧螺丝， 用以固定单个电 液加压部件。 4.根据权利要求1所述的高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于， 透 明围岩观察传力板主要材料为高强度有机亚克力板， 在透明 围岩观察传力板四角设置电液 加压部件中液压立柱的受力部件， 该受力部件紧密贴合在液压立柱端头 。 5.根据权利要求1所述的高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于， 轴 向开挖传力板和数据监测侧 边传力板材质相同， 都为高强度钢 材， 其中轴向开挖传力板中 间设置巷道开挖口、 开挖口加压圆柱和十字连接杆， 巷道开挖前， 开挖口加压圆柱用十字连 接杆固定在轴向开挖传力板中间的巷道开挖口里， 巷道开挖时， 卸 下十字连接杆取出轴向 开挖传力板中间的巷道开挖口中的开挖口加压圆柱， 其中， 数据监测侧 边传力板提前预留 可通过数据连接线的洞口， 该 数据线主要连接埋设在巷道周围的压力盒。 6.根据权利要求1所述的高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其特征在于， 透 明围岩观察传力板的可视化功能和经过数据监测侧边传力板预留洞口的内部应力数据线， 可以配合围岩数据变化监测系统对不同侧压系数下高水平应力巷道围岩破坏特征进行分 析， 该监测系统主 要分析巷道表面位移和巷道开挖卸荷过程中的应力变化。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965081 A 2一种高水平应力巷道围岩可视化 真三轴实验装 置 技术领域 [0001]本发明涉及一种高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验 装置。 背景技术 [0002]随着巷道深度的增加应力也相应增加， 同时， 巷道围岩的结构、 力学特性和工程响 应在高应力条件下出现了新的特征。 因此， 研究高水平应力巷道与不同侧压系数 的关系具 有重要的现实意义和理论意义。 实验室模型试验是研究大型岩土工程领域的重要手段， 随 着相似理论的逐步发展， 地下工程领域的模型试验由二维过度到三维模式。 二维的平面模 型试验系统只能对模型上下左右边界加均布荷载， 但不能进行巷道向高地应力模型试验， 且实验装置不够灵活功能较少， 而大型 的三维实验装置常常为封闭式， 对装置内部的实验 现象难以分析。 因此， 针对现有模型试验装置的上述不 足， 设计出一种高水平应力巷道围岩 可视化真三轴实验 装置。 发明内容 [0003]为了克服目前三维巷道模型试验装置存在的以上技术问题， 本发明提供一种高水 平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 该装置具有 可视化、 可扩充性、 高效性等特点能够 很好的的解决上述 不足。 [0004]为达到以上目的， 本发明的技术方案为： 由X、 Y、 Z三向电液加压系统、 透明围岩观 察传力板、 轴向开挖传力板、 数据监测侧边传力板、 高强度反力架和围岩数据变化监测系统 组成高水平应力巷道围岩可视化真三轴实验装置， 其中， X向电液加压系统对围岩提供轴向 高应力， Y向电液加压系统对围岩提供侧向高应力， Z向电液加压系统对围岩提供垂 直重力， 且X、 Y、 Z三向电液加压系统所提供的力可以单独分级控制， 以研究不同侧压系数下高水平 应力巷道围岩破坏特 征。 [0005]进一步， X、 Y、 Z三向电液加压系统由单个电液加压 部件组成。 [0006]具体的， 单个电液加压部件具体由液压立柱、 金属快速接头、 长距离液压油输送软 管， 液压油分流器、 压力表、 短距离液压油输送软 管、 电磁阀液压泵组成。 [0007]具体的， X、 Y、 Z三向电液加压系统分别由8个电液加压部件组成， 并且， 把8个电液 加压部件分为2组， 每组4个安装在高强度反力架上。 [0008]进一步， 高强度反力架由4条立柱和8条横柱组成框架。 [0009]具体的， 4条立柱和8条横柱利用焊接及螺丝双固定的方式将其进行组装， 为使其 更加牢固， 在连接处增 加三角结构。 [0010]具体的， 反力架内部设置X、 Y、 Z三向的横梁底座。 [0011]具体的， 在底座上设置反力杆， 反力杆的端部设置U型卡槽， 在U型卡槽中间设置张 紧螺丝， 用以固定单个电液加压 部件。 [0012]进一步， 透明围岩观察传力板主要材料为高强度有机亚克力板， 在透明围岩观察 传力板四角设置电液加压 部件中液压立柱的受力部件。说　明　书 1/3 页 3 CN 114965081 A 3