一、裝置簡介
本裝置專為研究貴州西部緩傾內(nèi)粉砂巖高陡采動斜坡設(shè)計，整合物理模擬、數(shù)值模擬與力學(xué)試驗功能，可復(fù)現(xiàn)采空區(qū)與斜坡不同位置關(guān)系下的地質(zhì)環(huán)境，精準(zhǔn)捕捉覆巖應(yīng)力分布、損傷演化及斜坡變形全過程，為揭示采空區(qū)覆巖損傷機理與斜坡變形機理提供一體化試驗平臺。
二、技術(shù)參數(shù)
1.物理模擬模塊：模型尺寸（長×寬×高）≥3m×1m×2m，可模擬4種采空區(qū)-斜坡位置關(guān)系；加載精度±0.5kPa，支持圍壓50MPa，滿足低-高圍壓下粉砂巖試驗需求。
2.數(shù)值模擬集成模塊：兼容FLAC、PFC等軟件，數(shù)據(jù)采樣頻率≥10Hz，可實時同步物理試驗與數(shù)值計算數(shù)據(jù)。
3.力學(xué)試驗?zāi)K：可夾持φ50mm×100mm標(biāo)準(zhǔn)粉砂巖試樣，支持3種應(yīng)力路徑，聲發(fā)射監(jiān)測精度≥1dB，可建立巖石損傷本構(gòu)模型。
三、結(jié)構(gòu)組成
1.主體框架：采用高強度鋼材焊接，提供穩(wěn)定支撐，框架外側(cè)設(shè)透明觀測窗，便于觀察斜坡變形過程。
2.地質(zhì)模型模擬系統(tǒng)：包含可更換的粉砂巖模擬層、煤層模擬層，通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)4種采空區(qū)位置快速切換。
3.加載與圍壓系統(tǒng)：由液壓千斤頂、壓力傳感器組成，可實現(xiàn)豎直重力加載與水平推擠加載，圍壓系統(tǒng)通過密封腔控制試樣周圍壓力。
4.監(jiān)測系統(tǒng)：含位移傳感器（監(jiān)測水平/豎直位移）、應(yīng)力傳感器（監(jiān)測覆巖應(yīng)力）、聲發(fā)射探頭（監(jiān)測巖體損傷），數(shù)據(jù)通過采集卡傳輸至終端。
5.數(shù)據(jù)處理與控制終端：集成計算機、專用軟件，可實時控制試驗參數(shù)、采集數(shù)據(jù)，并自動生成應(yīng)力-應(yīng)變曲線、損傷演化曲線等。
四、可做試驗類型
1.采空區(qū)覆巖應(yīng)力分布試驗：模擬4種位置模型下覆巖應(yīng)力特征，獲取應(yīng)力差值、分布規(guī)律數(shù)據(jù)。
2.粉砂巖力學(xué)特性與損傷試驗：在4種圍壓、3種應(yīng)力路徑下，對36個標(biāo)準(zhǔn)樣進行試驗，分析破壞模式與聲發(fā)射特征。
3.斜坡變形演化試驗：通過大型物理模擬，揭示采空區(qū)寬度、位置對斜坡變形過程、損傷范圍的影響。
4.損傷與變形機理驗證試驗：同步物理與數(shù)值模擬，驗證水平位移控制機理及3種典型破壞模式。
五、應(yīng)用場景
1.科研領(lǐng)域：用于礦山地質(zhì)災(zāi)害機理研究，如揭示緩傾內(nèi)粉砂巖高陡斜坡采空區(qū)覆巖損傷與變形機理，為學(xué)術(shù)論文、科研項目提供試驗支撐。
2.礦山工程領(lǐng)域：為貴州西部高陡采動斜坡礦山提供風(fēng)險評估依據(jù)，指導(dǎo)采空區(qū)布局優(yōu)化，降低坡下百姓生命財產(chǎn)安全威脅。
3.地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域：基于試驗揭示的破壞模式與變形規(guī)律，為高陡斜坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、治理工程設(shè)計提供技術(shù)參考。
