采矿工程的必修课教学课件

第八章 试验与测试技术

教务处

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实验与测试技术矿山压力研究 相似模拟实验

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测试实验数据巷道支护监测

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一、矿压研究方法数学力学 分析法

FLAC ADNIA UDEC ANSYS PFC

矿压研 究方法

试验力学 分析法

力学试验机:抗压、抗拉、抗剪、单轴、三轴 相拟模型试验:应力、应变、位移、压力等

现场监测 研究

直接面对生产现场对矿压显现的宏 观现象进行观测和记录 观测采场围岩变形、位移、顶底板 破坏、支架受载及压缩等

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二、相似材料模拟实验 1.相似材料模拟试验的基本理论： 相似第一定律：考察两个系统所发生的现象， 如果在其所有对应的点上均满足以下两个条件，称 此两现象为相似现象。 条件1:相似现象的各对应物理量之比应当是 常数，称为“相似常数”。具体矿压方面的应用， 模型与原型应存在三个方面的相似：几何相似、运 动相似、动力相似。 条件2:凡属相似现象，都可以用同一个基本 方程式描述，即模型与原型之间各对应量物理量成 一定的比例关系。

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月球环境模拟

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2. analogue simulation相拟模拟实验相似模拟 实验

立体模型对于三维应 力状态均有 变化的研究 对象

平面模型把矿山岩体 简化为一个 剖面来进行 模拟

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二维相似模拟实验台

二维相似模拟实验台 (正面)

二维相似模拟实验台 (背面，可见位移测量仪器)

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散体相似模拟实验台

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三维相似模拟实验台(左侧为压力控制台)

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三维相拟模拟教务处

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平面 平面模型 模型

平面应力模型以沿长度方向力学状 态不变的横向剖面作 为模拟对象的一种模 型。平面模型变形与破坏方式和实际情况有所差异， 主要是模型向前后自由面产 生纵向变形、破坏、漏失以 及塌落。因此，若模型的破 坏变形区占很大范围时，将 产生不相似于实际的变形。

平面应变模型模型采取三向加压 方式，其正面及背 面设置有机玻璃等 透明的阻挡物，以 防止过多的侧向变 形及碎块漏失，其 加压值应控制模型 该方向的变形量为 零。

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CM500平面应变试验台结构简图 选取20个顶部竖直油缸，左右立柱上各装8个 侧推油缸

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三、测量主要数据

应力应变

力学

位移压力

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模型上任一点绝对位移的测量，可以采用透镜 观测法、照相法、机械式及电测位移计法等。 光学透 镜测量 位移是 利用双 凸透镜 放大影 像的功 能可观测模型任意点的移动情况，如采场围岩、断 裂、离层、地表移动等位移

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照相量测法

在试验过程中对模型上的测 标进行系统地拍照，并同时 将模型架上的固定标尺拍摄 下来，然后在坐标量测仪上 将相片放大并测出各点的坐 标x、y 。

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机械式及电测位

移计法

电容位移传感器

拉线位移传感器

激光位移传感器

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机械 传动 双指 针显 示的 百分 表1—空心铝管；2—测标；3—顶针；4—磁力表座； 5—表钳；6—活动钢管；7—百分表盘；8—模型；9—固定杆

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贴应变片是测量准备工作中最重要的工作，应变片的 安装是采用粘结剂粘贴的。在采矿模型试验 中，应变片直接粘贴或埋设在模型上，这是 量测应力、应变最简易的方法。其优点是： 电阻应变片的尺寸小，对模型应力场的扰动 小，灵敏度高，可在较复杂的环境下工作， 便于实现远距离自记连续检测；其缺点是： 易受外界条件影响，抗干扰性能差，一般仅 能测定表面应力，若模型表面十分粗糙则效 果不佳，更主要的是模型的物理状态较复杂。

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电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结 剂组成。

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高速数字动态应变仪/静态电阻应变仪