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計，整合物理模擬、數(shù)值模擬與力學試驗功能，可復現(xiàn)采空區(qū)與斜坡不同位置關系下的地質環(huán)境，精準捕捉覆巖應力分布、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.力學試驗模塊：可夾持φ50mm×100mm標準粉砂巖試樣，支持3種應力路徑，聲發(fā)射監(jiān)測精度≥1dB，可建立巖石損傷本構模型。

三、結構組成

1.主體框架：采用高強度鋼材焊接，提供穩(wěn)定支撐，框架外側設透明觀測窗，便于觀察斜坡變形過程。

2.地質模型模擬系統(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）、應力傳感器（監(jiān)測覆巖應力）、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)，并自動生成應力-應變曲線、損傷演化曲線等。

四、可做試驗類型

1.采空區(qū)覆巖應力分布試驗：模擬4種位置模型下覆巖應力特征，獲取應力差值、分布規(guī)律數(shù)據(jù)。

2.粉砂巖力學特性與損傷試驗：在4種圍壓、3種應力路徑下，對36個標準樣進行試驗，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、應用場景

1.科研領域：用于礦山地質災害機理研究，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，為學術論文、科研項目提供試驗支撐。

2.礦山工程領域：為貴州西部高陡采動斜坡礦山提供風險評估依據(jù)，指導采空區(qū)布局優(yōu)化，降低坡下百姓生命財產(chǎn)安全威脅。

3.地質災害防治領域：基于試驗揭示的破壞模式與變形規(guī)律，為高陡斜坡地質災害預警、治理工程設計提供技術參考。