三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置的制作方法

本实用新型属于物理相似模拟实验领域，具体涉及三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置。

背景技术：

物理相似材料模拟实验是可许实验的一种，是人们探讨和认识地压规律的途径之一。其主要用于天然矿石物理力学性质相似的人工材料，按照矿山实际原型，遵循一定的几何相似比例做成实验模型，然后在模型中开挖采动岩体，观察模型的变形、运动、破坏特征。

工程岩体的采动问题本身是一个空间问题，传统的平面物理相似模型实验不能很好解释采动过程中三维空间的模型应变及应力分布问题，因此三维物理相似材料模拟实验技术已成为研究该类问题的更为准确，可信度更高的研究手段，但三维模型的开挖实际上是一个“黑箱”问题，采动岩体开挖过程模拟困难，可控性差，采动岩体本身的受力监测困难。

在传统的煤层开采物理相似材料模拟实验中，煤层与顶底板一样均采用一定配比的相似材料铺设，不可移动，实验过程中无法实现对煤层分步、顺序开挖过程的模拟，尤其是在三维实验中更加难以实现，同时工作面前方未采动的煤(岩)体的受力监测基本是通过预铺设于其下方的传感器实现的，由于煤体本身非刚性体，载荷传递的过程中会发生折损与衰减，导致传感器最终的测量结果精度降低。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型公开了三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置。

技术方案：三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置，包括无线应变传感器、复合托盘、调节螺母、调节螺栓和底座，

所述复合托盘包括上托盘和下托盘，在所述上托盘和所述下托盘之间等间距焊设有多个无线应变传感器，所述下托盘的底部对称焊设有四个调节螺栓，该调节螺栓通过螺纹与调节螺母固接，

所述底座的上表面对称设有四个长方体凹槽，该长方体凹槽的位置与调节螺栓的位置相适应，在长方体凹槽的敞口处的中部焊设有一钢板，该钢板的中部设有托盘固定孔，托盘固定孔的孔径与调节螺栓的直径相配合，

所述底座的一侧部对称设有两个固定连接孔，在所述底座的前侧和后侧靠近固定连接孔一侧分别设有一个外侧固定销孔，所述外侧固定销孔与所述固定连接孔相连通，

所述底座的另一侧部对称设有两个固定连接螺栓，在该固定连接螺栓的中部设有内侧固定销孔，

所述固定连接螺栓的位置与所述固定连接孔的位置相配合，所述外侧固定销孔与所述内侧固定销孔的位置相配合。

进一步地，在所述上托盘和所述下托盘之间等间距焊设有四个无线应变传感器。

进一步地，所述托盘固定孔的孔径为5mm。

进一步地，所述固定连接孔的孔径为10mm，深度为30mm。

进一步地，所述外侧固定销孔的孔径为5mm。

进一步地，所述固定连接螺栓的直径为9.8mm。

进一步地，所述内侧固定销孔的孔径为5mm。

有益效果：本实用新型公开的三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置具有以下有益效果：

1、采用可移式传感模块替代相似材料模拟采动岩体，实现了对分步、顺序开采过程的过程模拟；

2、实现了传感监测与模拟材料的统一，可以更为直接、精确地监测到采动煤(岩)体的受力情况；

3、多个模块可分段拼接，适用不同走向推进长度；模块高度可调，适用不同几何相似比的实验模型。

附图说明

图1为本实用新型公开的三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置的立体示意图；

图2是本实用新型公开的三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置的使用状态参考图；

其中：

1-无线应变传感器 2-复合托盘

3-调节螺母 4-调节螺栓

5-长方体凹槽 6-固定连接孔

7-外侧固定销孔 8-固定连接螺栓

9-内侧固定销孔 10-托盘固定孔

具体实施方式：

下面对本实用新型的具体实施方式详细说明。

如图1所示，三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置，包括无线应变传感器1、复合托盘2、调节螺母3、调节螺栓4和底座，

复合托盘2包括上托盘和下托盘，在上托盘和下托盘之间等间距焊设有多个无线应变传感器1，下托盘的底部对称焊设有四个调节螺栓4，调节螺栓4通过螺纹与调节螺母3固接，

底座的上表面对称设有四个长方体凹槽5(五面封闭，一面临空)，长方体凹槽5的位置与调节螺栓4的位置相适应，在长方体凹槽5的敞口处的中部焊设有一钢板，该钢板的中部设有托盘固定孔10，托盘固定孔10的孔径与调节螺栓4的直径相配合，

底座的一侧部对称设有两个固定连接孔6，在底座的前侧和后侧靠近固定连接孔6一侧分别设有一个外侧固定销孔7，外侧固定销孔7与固定连接孔6相连通，

底座的另一侧部对称设有两个固定连接螺栓8，在固定连接螺栓8的中部设有内侧固定销孔9，

固定连接螺栓8的位置与固定连接孔6的位置相配合，外侧固定销孔7与内侧固定销孔9的位置相配合。

进一步地，在上托盘和下托盘之间等间距焊设有四个无线应变传感器1。

进一步地，托盘固定孔10的孔径为5mm。

进一步地，固定连接孔6的孔径为10mm，深度为30mm。

进一步地，外侧固定销孔7的孔径为5mm。

进一步地，固定连接螺栓8的直径为9.8mm。

进一步地，内侧固定销孔9的孔径为5mm。

如图2所示，图2中的箭头表示拼接方向，使用两个或多个三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置相互拼接，进而进行模拟实验。

三维物理相似材料模拟实验用便携式传感装置的调高方法如下：

煤层厚度为：底座至复合托顶部之间的距离，底座高度不可调，复合托盘2高度通过调节螺母3与调节螺栓4配合调节，具体操作方法如下：

将下托盘的四根调节螺栓4插入托盘固定孔10内，将调节螺母3沿长方体凹槽5拧紧固定于长方体凹槽5顶部的钢板，同时在四个长方体凹槽5内继续转动调节螺母3使复合托盘2的高度升高至预定位置，实现对传感模块高度的调节。

上面对本实用新型的实施方式做了详细说明。但是本实用新型并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。