(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210926321.9 (22)申请日 2022.08.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114992187 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 专利权人 北京力岩科技有限公司 (72)发明人 王琦　章冲　马玉琨　江贝　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫伟姣 (51)Int.Cl. F15B 15/14(2006.01) F15B 13/044(2006.01) F15B 13/08(2006.01) F15B 19/00(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01M 13/00(2019.01)G01M 5/00(2006.01) (56)对比文件 CN 105758714 A,2016.07.13 CN 105758714 A,2016.07.13 CN 1020123 37 A,201 1.04.13 CN 110208104 A,2019.09.0 6 CN 10834 4643 A,2018.07.31 CN 205317570 U,2016.0 6.15 CN 111271051 A,2020.0 6.12 CN 103792104 A,2014.0 5.14 CN 113654906 A,2021.1 1.16 CN 107621415 A,2018.01.23 CN 20198398 8 U,2011.09.21 CN 20748 8086 U,2018.0 6.12 CN 108124 460 A,2018.0 6.05 CN 113188919 A,2021.07.3 0 CN 210221712 U,2020.0 3.31 CN 212539984 U,2021.02.12 CN 2127485 64 U,2021.0 3.19 US 4531403 A,1985.07.3 0 审查员 陈英杰 (54)发明名称 模型试验多功能均衡加载装置及方法 (57)摘要 本发明公开的模型试验多功能均衡加载装 置及方法， 包括反力框架承压油一体化系统和并 联加载单元， 反力框架承压油一体化系统包括均 衡加载器壳体， 在均衡加载器壳体上设置复合加 载通道群， 复合加载通道群包括多个贯穿均衡加 载器壳体的加载通道， 加载通道的第一端设置 法 兰， 第二端设置轴卡， 并联加载单元包括传力主 轴和推力传输板， 传力主轴的第一端与推力传输 板连接， 第二端通过法兰进入加载通道内， 且能 够沿加载通道的轴向移动， 轴卡上设置供油孔， 承压油能够通过供油孔进入加载通道， 推动 传力 主轴在加载通道内轴向移动。 实现多加载面、 多工况、 不同地应力条件的模拟。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114992187 B 2022.11.01 CN 114992187 B 1.模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 包括反力框架承压油一体化系统和并 联加载单元， 反力框架承压油一体化系统包括均衡加载器壳体， 在均衡加载器壳体上设置 复合加载通道群， 复合加载通道群包括多个贯穿均衡加载器壳体的加载通道， 加载通道的 第一端设置法兰， 第二端设置轴卡， 并联加载单元包括传力主轴和推力传输板， 传力主轴的 第一端与推力传输板连接， 第二端通过法兰进入加载通道内， 且能够沿加载通道的轴向移 动， 轴卡上设置供油孔， 承压油能够通过供油孔进入加载通道， 推动传力主轴在加载通道内 轴向移动； 加载通道作为承压油的载体， 每一个加载通道均为单独的一道油路， 在推力 传输 板上设置压力传感器， 通过压力传感器来获取推力传输板提供的地应力， 供油孔与电磁阀 连通， 压力传感器、 电磁阀均与控制器连接， 控制器根据压力传感器获取的地应力， 对电磁 阀进行调节， 从而对进入供油孔内承压油压力进行调节， 至压力传感器获取 的地应力等于 设定值， 保证并联加载单元为地质力学模型提供准确的地应力； 根据现场实测地应力， 确定 均衡加载装置的设计压力值； 根据地质力学模型反力装置尺寸确定均衡加载器壳体的尺 寸； 根据在均衡加载器壳体内部开设通道的工艺难度和开设通道后均衡加载器强度储备值 确定加载通道半径， 根据均衡加载器壳体的尺寸、 供油能力、 设计压力、 加载通道半径确定 并联加载单元个数， 也就是加载通道个数； 根据加载通道个数在均衡加载器壳体上进行等 距阵列式开设加载通道， 根据加载通道的个数设计 推力传输 板的适宜面积。 2.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 均衡加载器壳体上 设置与加载通道连通的回油孔。 3.如权利要求2所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 相邻加载通道之间 距离相等， 每一 排加载通道均对应设置回油孔， 且该排加载通道均 与该回油孔连通。 4.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 均衡加载器壳体上 设置定位孔。 5.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 法兰通过螺栓 固定 于加载通道的第一端。 6.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 轴卡与 数字供油监 测器连接 。 7.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 传力主轴的第 二端 外圈开设第一 导向环， 第一 导向环内设置第一垫圈、 第二垫圈和密封圈。 8.如权利要求1所述的模型试验多功能均衡加载装置， 其特征在于， 法兰上设置法兰通 孔， 法兰通孔内圈设置第二导向环， 第二导向环内设置第三垫圈、 第四垫圈和密封圈， 传力 主轴通过第三垫圈、 第四垫圈和密封圈进入加载通道内。 9.如权利要求1 ‑8任一项所述的模型试验多功能均衡加载装置的加载方法， 其特征在 于， 包括： 通过供油孔向加载通道内注入 承压油； 由承压油推动传力主轴在加载通道内运动， 进而带动推力传输板运动， 通过推力传输 板施加高地应力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114992187 B 2模型试验多功能均衡加载装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及加载装置技 术领域， 尤其涉及模型 试验多功能均衡加载装置及方法。 背景技术 [0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息， 不必然构成在先技 术。 [0003]随着地下工程逐渐向深部发展， 深埋矿井巷道、 硐室等面临的高应力问题越来越 严重， 常发生冲击地压、 冒顶 等灾害。 通过构建地质力学模型进 行物理模拟是研究地下工程 各类灾害发生机理及围岩稳定性控制方法的重要手段， 地质力学模型试验中如何构造与原 始地应力成比例的应力场， 还原模型所受的地应力状态是保证试验成功的重要前提。 目前 采用的加载 方式为承压油缸加载， 但存在以下几个问题： [0004]1.对有限大小的模型体施加高地应力， 需采用较大油缸， 大油缸所配合的推力板 也较大， 推力板与模 型体成整面接触， 而模型体本身不可能绝对平整， 导致模型体边界受力 不均。 [0005]2.对有限大小的模型体施加极高地应力， 有限的空间不能满足大尺度油缸的安装 需求， 常规油缸安装无法达 到极高地应力要求。 [0006]3.单个油缸并列安装， 相邻油缸之间需要浪费两个油缸壁厚的距离， 油缸与反力 框架为相互独立的两 部分， 整体刚度难以保证且浪费钢材。 [0007]4.传统的监测系统液压控制阀与控制器通过导线连接， 两者相互独立， 信号传输 距离长， 处理信号时间长， 灵敏度低。 发明内容 [0008]本发明为了解决上述问题， 提出了模型试验多功能均衡加载装置及方法， 在均衡 加载器壳体上设置多个贯穿的加载通道， 并在每个加载通道内设置并联加载单元， 通过并 联加载单元提供加载应力， 最终 实现多加载面、 多工况、 不同地应力条件的模拟。 [0009]为实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0010]第一方面， 提出了模型试验多功能均衡加载装置， 包括反力框架承压油一体化系 统和并联加载单元， 反力框架承压油一体化系统包括均衡加载器壳体， 在均衡加载器壳体 上设置复合加载通道群， 复合加载通道群包括多个贯穿均衡加载器壳体的加载通道， 加载 通道的第一端设置法兰， 第二端设置轴卡， 并联加载单元包括传力主轴和推力 传输板， 传力 主轴的第一端与推力传输板连接， 第二端通过法兰进入加载通道内， 且能够沿加载通道的 轴向移动， 轴卡上设置供油孔， 承压油能够通过供油孔进入加载通道， 推动传力主轴在加载 通道内轴向移动。 [0011]第二方面， 提出了模型 试验多功能均衡加载 方法， 包括： [0012]通过供油孔向加载通道内注入 承压油； [0013]由承压油推动传力主轴在加载通道内运动， 进而带动推力传输板运动， 通过推力说　明　书 1/5 页 3 CN 114992187 B 3