(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱山の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置であって、
耐荷重フレームユニットは、ベース、縦柱、ビームで構成されて、柱はベースの上面の両側に垂直に配置され、ビームは柱の上部に水平に固定され；
軸方向圧力負荷装置は、ベースの上面の中央位置に固定され、試験体にボトムアップの軸方向圧力を加えるために使用され；
衝撃負荷装置は、ビームに固定され、試験体にトップダウンの軸方向衝撃荷重を加えるために使用され；
閉じ込め圧力負荷装置が軸方向圧力負荷装置と衝撃負荷装置の間に設けられ、横方向と縦方向の閉じ込め圧力負荷装置もあり、水平面内で閉じ込め圧力を試験体に加えるために使用され；
負荷コントロールユニットは、提示された軸方向圧力負荷装置、衝撃負荷装置と閉じ込め圧力負荷装置をそれぞれコントロールして負荷し；
モニタリングユニットは、負荷過程中において提示された試験体の力を受け、その状況をモニタリングし；
データ分析ユニットは、負荷コントロールユニットに接続されており、モニタリングユニットからのデータを受信して分析する
ことを特徴とする坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項２】
軸方向圧力負荷装置には、軸方向圧力負荷オイルシリンダー、軸方向圧力負荷オイルタンク、および下押しヘッドが含まれ、軸方向圧力負荷シリンダーは提示されたベースに固定され、軸方向圧力負荷オイルタンクは軸方向圧力負荷オイルシリンダーに接続され、下押しヘッドの一端は軸方向圧力負荷オイルシリンダーに接続され、もう一方の端は、閉じ込め圧力負荷装置の内に垂直に延びており、試験体の下面と接触している
請求項１に記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項３】
軸方向圧力負荷オイルシリンダーは、軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体、軸方向圧力負荷ピストン、および軸方向圧力負荷ピストンロッドを含み、軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体の内にオイル用キャビティがあり、軸方向圧力負荷ピストンは軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体にスライド可能に接続され、軸方向の圧力負荷ピストンロッドの一端は、軸方向圧力負荷ピストンを介してオイル用キャビティに延び、軸方向圧力負荷ピストンロッドのもう一方の端は、下押しヘッドの一端に接続されており軸方向圧力負荷ピストンロッドの一端は曲面である
請求項２に記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項４】
衝撃負荷装置には、衝撃負荷オイルシリンダーや衝撃負荷オイルタンク、上押し圧力ヘッドおよび圧力を受ける柱が含まれ、衝撃負荷オイルシリンダーはビームに固定的に接続され、衝撃負荷オイルシリンダーは衝撃負荷オイルタンクに接続し、圧力を受ける柱の一端は衝撃負荷オイルシリンダーのピストンロッドに接続され、もう一方の端は先に提示された上押し圧力ヘッドの上部に接続され、上押し圧力ヘッドの底部は試験体の上面に接触している
請求項１に記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項５】
閉じ込め圧力負荷装置が圧力室（小さいな中空部）、二つの閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー、閉じ込め圧力負荷オイルタンク、及び二つの第1側面圧力ヘッドと二つ第2側面圧力ヘッドを備え、試験体は圧力室に配置され、閉じ込め圧力負荷オイルタンクは2つの閉じ込め圧力負荷シリンダーに接続され、閉じ込め圧力負荷オイルシリンダーのピストンロッドは、第1側圧ヘッドに接続されており、2つの第1側圧ヘッドは、圧力室の隣接する側面の外側にそれぞれ配置され、水平方向に圧力室に伸ばし、試験体の2つの隣接する側壁に接触し、圧力室の内に第1側面圧力ヘッドの相対側の2つの側壁にそれぞれ溝が設けられ、二つの溝の中に第2側面圧力ヘッドが取り付けられており、二つの第2側面圧力ヘッドは試験体の他の2つの隣接する側壁と接触している
請求項１に記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項６】
モニタリングユニットは、互いに接続されている圧力センサーと信号コレクターを含め、ここの圧力センサーは圧力を受ける柱と上押しヘッドの間にそれぞれに配置され、第2側面圧力ヘッドと試験体の間において信号コレクターはデータ分析ユニットに接続されている
請求項５に記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置による強度確定方法であって、
ステップ１：応力緩和法を使用して坑道周囲の岩石の静的な応力状態を測定し、
ステップ２：マイクロ震動システムを使用して坑道周囲の岩石の近くの動的な荷重特性を取得し、試験による衝撃荷重の強度と頻度を逆に推測し、
ステップ３：坑道周囲の岩石を原材料として標準試験体を作り、
ステップ４：負荷試験について、
ステップ４．１：試験体を試験機に置き、試験機の各圧力ヘッドの位置を調整し、先に試験体に一定の圧力を加え、
ステップ４．２：ステップ1で測定された坑道周囲の岩石の静的な応力状態に応じて、横方向の閉じ込め圧力負荷装置を使用し坑道の閉じ込め圧力をシミュレーションし、試験体に固定のX方向の圧力を加え、軸方向圧力負荷装置は試験体に連続増加のZ方向の圧力を加え、更に縦方向の閉じ込め圧力負荷装置は試験体にY方向の支持力を加え、ここで最低限の支持力は0に設定し、
ステップ４．３：試験体に最低限の支持力を加えると、ステップ２による衝撃荷重の強度と頻度に応じて試験体に衝撃負荷をかけ、衝撃負荷が完了した後に試験体の破壊状況を観察し、
ステップ４．４：試験体を交換し、X方向の圧力とZ方向の圧力を変更せずに維持し、Y方向の支持力を上げ、ステップ4.1-4.3を繰り返して、交換された試験体に負荷試験を行ち、同様に、試験体を交換するごとに支持力を増加し、支持力を増加するごとに、負荷試験後に試験体の破壊状況をもう一度観察し、試験体を破壊させない支持力を探し、この支持力によって支持強度を推測し、この際の支持強度は坑道周囲の岩石が必要な支持強度である
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は坑道周囲の岩石支持の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
中国の炭鉱は主に地下採掘であり、多数の坑道を地下に掘る必要がある。坑道を順調な状態に保ち、周囲の岩石の安定性を保つために坑道支持工を使用することは石炭鉱業の建設と生産にとって非常に重要である。坑道支持工は周囲の岩石の動きを減らし、坑道の断面が小さくなりすぎないようにすることで、周囲の岩石やもう散在している岩石が落下することを防げる。坑道支持の効果は支持工自体の性質によって決まるだけでなく、周囲の岩石の性質や支持工と周囲の岩石の接触方法などの一連の要因によっても決まる。
【０００３】
「支持強度」の設計は、坑道支持の設計における重要なパラメータであり、坑道支持方法の優位性を十分に発揮して坑道の安全性を確保することには重要な意義がある。支持強度が高すぎると支持工材料が無駄になり、コストが増加し、トンネリ掘削の進行にも影響する。支持強度が十分でない場合、周囲の岩石の変形を効果的に制御できず、坑道側壁崩落や天端崩落などの災害が発生する可能性がある。適切な支持強度を選択すると、坑道周囲の岩石の完全性を維持しながら、周囲の岩石の変形を効果的に制御し、周囲の岩石のゆるみや衝撃破壊による支持工の破損を回避できる。
【０００４】
現在、坑道の支持強度を決定するために工学的な類推方法と理論的な計算方法が主に使用されている。工学的類推法は既存坑道に基づいており、類推を通じて新しい工事の支持強度パラメータを提案する方法である。しかし、この方法は主に既存設計の成功経験に依存している為、坑道の実際状況は異なる為、この方法で得られる支持強度は最適ではないことがわかる。理論的な計算方法はサスペンション理論、合成ビーム理論、強化アーチ理論などのいくつかの支持理論に基づいており、支持パラメータを計算し支持強度を決定する。既存の支持理論には多くの制限や特定の使用条件があり、必要なパラメータを正確かつ確実に決定することは難しい為、多くの場合に理論計算に基づいた設計結果は参考のみとして使用される。
【０００５】
坑道周囲の岩石は複雑な（動―静）複合応力環境下では、特に深部炭鉱の岩石層破壊や断層崩壊によって生じる動的負荷が大幅に増加する為、その供用期間中に頻繁な損害と不安定性を引き起こし、支持や制御するのは困難である。現在、支持強度を計算するための適切な理論は確立されていない。工学的な類推方法は常に過剰な支持を提供し、（動―静）複合応力環境で周囲の岩石の支持強度を取得する方法はない。この為、既存の技術からさらに突破する必要があると考えられる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は主に従来技術に存在する技術問題を解決することで操作性を高め、高精度の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置を提供する。
【０００７】
本発明は、提示された試験装置及び支持強度確定方法を同時に提供する。
【０００８】
本発明の上記の技術問題は、主に以下の技術方法によって解決される：
【０００９】
本発明が提供する坑道周囲の岩石の支持強度試験装置は以下の部分を含める：
【００１０】
ベース、縦柱、ビームで構成された耐荷重フレームユニットである。提示された柱はベースの上面の両側に垂直に配置され、ビームは柱の上部に水平に固定される；
【００１１】
軸方向圧力負荷装置はベースの上面の中央位置に固定され、試験体にボトムアップの軸方向圧力を加えるために使用される；
【００１２】
衝撃負荷装置はビームに固定され、試験体にトップダウンの軸方向衝撃荷重を加えるために使用される；
【００１３】
閉じ込め圧力負荷装置が軸方向圧力負荷装置と衝撃負荷装置の間に設けられ、横方向と縦方向の閉じ込め圧力負荷装置もあり、水平面内で閉じ込め圧力を試験体に加えるために使用される；
【００１４】
負荷コントロールユニットは提示された軸方向圧力負荷装置、衝撃負荷装置と閉じ込め圧力負荷装置をそれずれコントロールして負荷する；
【００１５】
モニタリングユニットは負荷過程中において提示された試験体の力を受ける状況をモニタリングする；
【００１６】
データ分析ユニットは負荷コントロールユニットに接続されており、モニタリングユニットからのデータを受信して分析する。
【００１７】
次に、提示された軸方向圧力負荷ユニットには軸方向圧力負荷オイルシリンダー、軸方向圧力負荷オイルタンク、および下押しヘッドが含まれる。ここで、軸方向圧力負荷シリンダーは提示されたベースに固定され、軸方向圧力負荷オイルタンクは軸方向圧力負荷オイルシリンダーに接続される、下押しヘッドの一端は軸方向圧力負荷オイルシリンダーに接続され、もう一方の端は閉じ込め圧力負荷装置の内に垂直に延びており、試験体の下面と接触している。
【００１８】
次に、提示された軸方向圧力負荷オイルシリンダーは軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体、軸方向圧力負荷ピストン、および軸方向圧力負荷ピストンロッドを含む。軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体の内にオイル用キャビティがあり、軸方向圧力負荷ピストンは軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体にスライド可能に接続されている。軸方向の圧力負荷ピストンロッドの一端は、軸方向圧力負荷ピストンを介してオイル用キャビティに延びている。軸方向圧力負荷ピストンロッドのもう一方の端は、下押しヘッドの一端に接続されており、軸方向圧力負荷ピストンロッドの一端は曲面である。
【００１９】
次に、提示された衝撃負荷装置には衝撃負荷オイルシリンダー、衝撃負荷オイルタンク、上押し圧力ヘッドおよび圧力を受ける柱が含まれる。衝撃負荷オイルシリンダーはビームに固定的に接続され、衝撃負荷オイルシリンダーは衝撃負荷オイルタンクに接続される。圧力を受ける柱の一端は衝撃負荷オイルシリンダーのピストンロッドに接続し、もう一方の端は先に提示された上押し圧力ヘッドの上部に接続され、上押し圧力ヘッドの底部は試験体の上面に接触している。
【００２０】
次に、提示された閉じ込め圧力負荷装置は圧力室（小さいな中空部）、二つの閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー、閉じ込め圧力負荷オイルタンク、及び二つの第1側面圧力ヘッドと二つ第2側面圧力ヘッドを備えている。試験体は圧力室に配置され、閉じ込め圧力負荷オイルタンクは2つの閉じ込め圧力負荷シリンダーに接続される。閉じ込め圧力負荷オイルシリンダーのピストンロッドは第1側圧ヘッドに接続されており、2つの第1側圧ヘッドは圧力室の隣接する側面の外側にそれぞれ配置されている。その後、水平方向に圧力室に伸びてから、試験体の2つの隣接する側壁に接触する。圧力室の内に第1側面圧力ヘッドの相対側の2つの側壁にそれぞれ溝が設けられ、二つの溝の中に第2側面圧力ヘッドが取り付けられており、二つの第2側面圧力ヘッドは試験体の他の2つの隣接する側壁と接触している
【００２１】
次に、提示されたモニタリングユニットは互いに接続されている圧力センサーと信号コレクターを含める。この圧力センサーは、圧力を受ける柱と上押しヘッドの間にそれぞれに配置され、第2側面圧力ヘッドと試験体の間に信号コレクターはデータ分析ユニットと接続されている。
【００２２】
本発明が提供する坑道周囲の岩石の支持強度の試験方法は以下のステップとなる：
【００２３】
ステップ１：応力緩和法を使用して坑道周囲の岩石の静的な応力状態を測定してきた。
【００２４】
ステップ２：マイクロ震動システムを使用して坑道周囲の岩石の近くの動的荷重特性を取得し、試験による衝撃荷重の強度と頻度を逆に推測する。
【００２５】
ステップ３：坑道周囲の岩石を原材料として標準試験体を作る。
【００２６】
ステップ４：負荷試験
【００２７】
ステップ４．１：試験体を試験機に置き、試験機の各圧力ヘッドの位置を調整し、先に試験体に一定の圧力を加える。
【００２８】
ステップ４．２：ステップ1で測定された坑道周囲の岩石の静的な応力状態に応じて、横方向の閉じ込め圧力負荷装置を使用し、坑道の閉じ込め圧力をシミュレーションする。その後、試験体に固定のX方向の圧力を加える。軸方向圧力負荷装置は試験体に連続増加のZ方向（つまり軸方向）の圧力を加え、縦方向の閉じ込め圧力負荷装置は試験体にY方向の支持力を加え、最低限の支持力は0に設定される。
【００２９】
ステップ４．３：試験体に最低限の支持力を加えると、ステップ２による衝撃荷重の強度と頻度に応じて、試験体に衝撃負荷をかけ衝撃負荷が完了した後に試験体の破壊状況を観察する。
【００３０】
ステップ４．４：試験体を交換し、X方向の圧力とZ方向の圧力を変更せずに維持しY方向の支持力を上げる。ステップ4.1-4.3を繰り返して、交換された試験体に負荷試験を行う。同じように、試験体を交換するごとに、支持力が増加する。支持力が増加するごとに、負荷試験後に試験体の破壊状況をもう一度観察する。試験体を破壊させない支持力を探し、この支持力によって支持強度を推測する。ここの支持強度は坑道周囲の岩石が必要な支持強度である。
【００３１】
本発明の良い効果では：坑道周囲の岩石の実際の静的な荷重応力と動的な荷重衝撃特徴を負荷応力として、岩石の変形破壊試験にさまざまな支持強度値を設定する。静的荷重応力と動的荷重応力による影響と二つの組み合わせた効果を共に考慮する。それは現場の坑道周囲の岩石の実際の応力状態とよく吻合することができ、得られた支持強度は周囲の岩石の安全と安定を維持できる。更に、高精度かつ簡単で便利な試験操作をより確実に行うことができる。
【００３２】
本発明の実際施工例または従来技術中の技術的解決策をより明確に説明する為に、実際施工例または従来技術の説明で使用される図面を以下に簡単に説明する。もちろんこれは本発明の特定の実際形態であり、当業者にとっては創造的な労働なし以下の図面によって他の図面を入手することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置の組立構造図
【図２】本発明の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置の閉じ込め圧力負荷装置の構造図
【図３】本発明の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置の軸方向圧力負荷オイルシリンダーの構造図
【図４】試験体に軸方向圧力負荷装置が与える圧力の大きさと方向の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、添付の図面を参照して本発明の優秀な事例が詳細に説明され、本発明の利点および特徴は、当業者によってより容易に理解され得る。したがって、本発明の保護範囲はより明確に定義される。
【００３５】
図1-3が示すように、本発明の坑道周囲の岩石の支持強度試験装置では：
【００３６】
耐荷重フレームユニット1は、ベース11、縦柱12、ビーム13を含む。提示された柱12はベース11の上面の両側に垂直に配置され、ビーム13は柱12の上部に水平に固定される；
【００３７】
軸方向圧力負荷装置2は、ベース11の上面の中央位置に固定され、試験体8にボトムアップの軸方向圧力を加えるために使用される；
【００３８】
衝撃負荷装置3は、ビーム13に固定され、試験体8にトップダウンの軸方向衝撃荷重を加えるために使用される；
【００３９】
閉じ込め圧力負荷装置4が軸方向圧力負荷装置2と衝撃負荷装置3の間に設けられ、閉じ込め圧力負荷装置4が水平面内で閉じ込め圧力を試験体に加えるために使用される；
【００４０】
負荷コントロールユニット5は、提示された軸方向圧力負荷装置2、衝撃負荷装置3と閉じ込め圧力負荷装置4をそれずれコントロールして負荷する；
【００４１】
モニタリングユニット6は、負荷過程中において試験体8の力を受ける状況をモニタリングする；
【００４２】
データ分析ユニット7は、負荷コントロールユニット5に接続されており、モニタリングユニット6からのデータを受信して分析するために使用される。
【００４３】
具体的には、軸方向圧力負荷装置2おいて軸方向圧力負荷オイルシリンダー21、軸方向圧力負荷オイルタンク22、および下押しヘッド23が含まれる。軸方向圧力負荷シリンダー21はベース11に固定され、軸方向圧力負荷オイルタンク22は軸方向圧力負荷オイルシリンダー21に接続され、下押しヘッド23の一端は軸方向圧力負荷オイルシリンダー21に接続される。もう一方の端は、閉じ込め圧力負荷装置4の内に垂直に延びており試験体8の下面と接触している。本発明において、軸方向圧力負荷シリンダー21からの駆動によって下押しヘッド23が上に移動し、試験体8に軸方向の圧力を加えることができる。
【００４４】
本発明の実例について、軸方向圧力負荷オイルシリンダー21は軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体211、軸方向圧力負荷ピストン212、軸方向圧力負荷ピストンロッド213を含む。軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体211の内にオイル用キャビティ214があり、軸方向圧力負荷ピストン212は軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体211にスライド可能に接続されている。軸方向の圧力負荷ピストンロッド213の一端は、軸方向圧力負荷ピストン212を介してオイル用キャビティ214に延びている。軸方向圧力負荷ピストンロッド213のもう一方の端は、下押しヘッド23の一端に接続されており、軸方向圧力負荷ピストンロッド213の一端は曲面215である。本発明では、軸方向圧力負荷ピストンロッド213の一端は曲面215により試験体8に加えられる均一荷重を連続増加の荷重に変えた。したがって、現場での試験体8の実際の力分部をシミュレーションし、研究結果をより正確にしてきた。
【００４５】
本発明の実例について、衝撃負荷装置3においては衝撃負荷オイルシリンダー31、衝撃負荷オイルタンク32、上押し圧力ヘッド33および圧力を受ける柱34が含まれる。衝撃負荷オイルシリンダー31はビーム13に固定的に接続され、衝撃負荷オイルシリンダー31は衝撃負荷オイルタンク32に接続され、圧力を受ける柱34の一端は衝撃負荷オイルシリンダー31のピストンロッドに接続される。もう一方の端は先に提示された上押し圧力ヘッド33の上部に接続され、上押し圧力ヘッド33の底部は試験体の上面に接触している。本発明では、衝撃負荷オイルシリンダー31により試験体8に衝撃荷重を加えることができる。
【００４６】
図2を見ると、閉じ込め圧力負荷装置4は圧力室41（小さな中空部）、閉じ込め圧力負荷オイルタンク43、横方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー42a、縦方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー42b、縦方向第1圧力ヘッド44bと縦方向第2圧力ヘッド46b、試験体8が圧力室41の中に設置される。閉じ込め圧力負荷オイルタンク43は横方向閉じ込め圧力負荷シリンダー42aと縦方向閉じ込め圧力負荷シリンダー42bに接続され、横方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー42aのピストンロッドは横方向第1圧力ヘッド44aに接続される。縦方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー42bのピストンロッドは、縦方向第1圧力ヘッド44bに接続される。横方向第1圧力ヘッド44aと縦方向第1圧力ヘッド44bは、圧力室41の隣接する側面の外側にそれぞれ配置される。その後、この二つの圧力ヘッドは水平方向に圧力室41に伸び、試験体8の2つの隣接する側壁に接触する。圧力室41の内に横方向第1圧力ヘッド44aと縦方向第1圧力ヘッド44bの相対側の2つの側壁にそれぞれ第1溝45aと第2溝45bが設けられ、第1溝45aの中に横方向第2圧力ヘッド46aが取り付けられる。第2溝45bの中に縦方向第2圧力ヘッド46bが取り付けられており、この二つの第2圧力ヘッドは試験体の他の2つの隣接する側壁と接触している。本発明では、横方向第1圧力ヘッド44aと横方向第2圧力ヘッド46a、及び縦方向第1圧力ヘッド44bと縦方向第2圧力ヘッド46b協働により、水平面内の水平および垂直の閉じ込め圧力が試験体８に加えられる。ここで、より良い方法は、横方向第2圧力ヘッド46aおよび縦方向第2圧力ヘッド46bの両側に締結ボルトが設けられ、締結ボルトによって溝に固定することができる。
【００４７】
本発明のモニタリングユニット6は、互いに接続されている圧力センサー62と信号コレクター61を含める。圧力センサー62は、圧力を受ける柱34と上押し圧力ヘッド33の間、横方向第2圧力ヘッド46aと試験体の間、縦方向第2圧力ヘッド46bと試験体8の間にそれぞれに配置され、信号コレクター61はデータ分析ユニット7に接続されている。信号コレクター61は相関の圧力データを収集してデータ分析ユニット7に送る。データ分析ユニット7はこれらのデータを分析する。
【００４８】
図1-3が示すように、本発明の坑道周囲の岩石の支持強度の確定方法は以下のステップがある：
【００４９】
ステップ1、周囲の岩石の応力状態を測る。ここの応力状態は静的な応力状態と動的な衝撃特徴を含む。具体的には、応力緩和法を使用して坑道周囲の岩石の静的な応力状態を測定し、マイクロ震動システムを使用して坑道周囲の岩石の近くの動的な荷重特性を取得する。本例では、坑道の中で専門のリグを使って作業方向に穴を開け、その穴にマイクロ震動プローブを入れ、地震波ピックアップを接続し、マイクロ震動監視システムに接続して完全な監視ネットワークを形成する。マイクロ震動監視システムを利用して、マイニングプロセス中にマイクロ震動のエネルギーの量を取得し、衝撃荷重の強度と頻度を逆に推測する（動的な衝撃特徴）。
【００５０】
ステップ２、作った試験体8を圧力室41に置き、上押し圧力ヘッド33、下押圧力しヘッド23、横方向第1圧力ヘッド44aと横方向第2圧力ヘッド46aの位置を調整し、先に試験体8に一定の圧力を加える。
【００５１】
ステップ3、静的な応力状態に応じて、横方向第1圧力ヘッド44aと横方向第2圧力ヘッド46aを使用し、試験体8に固定のX方向の圧力を加える。軸方向圧力負荷装置2は試験体8に連続増加のZ方向の圧力を加え、縦方向第1圧力ヘッド44bと縦方向第2圧力ヘッド46bは試験体8にY方向の支持力を加える。但し、衝撃する前に最低限の支持力が0に要求される。従来の経験により、最低限のY方向の支持力は0MPa、逓増値は2MPaに設置する。
【００５２】
ステップ４、動的な衝撃特徴に応じて、Y方向の支持力が0MPaの条件で、衝撃負荷装置3を使って試験体8に衝撃負荷をかけ、試験が完了した後に試験体の破壊状況を観察する。
【００５３】
ステップ5、試験体を交換し、X方向の圧力と軸方向の圧力を変更せずに維持し、Y方向の支持力を2MPaに増やす。ステップ2-4を繰り返して、負荷試験を行う。同じように、試験体を交換するたびに、2MPaの支持力を増加し、支持力を増加するごとに、負荷試験後に試験体の破壊状況をもう一度観察する。試験体を破壊させない支持力を探し、この支持力によって支持強度を推測する。この支持強度は坑道周囲の岩石が必要な支持強度である。
【００５４】
要約すると、本発明では坑道周囲の岩石の実際の静的な荷重応力および動的荷重衝撃特性が試験用負荷応力として使用し、異なる支持強度を設置して岩石変形破壊試験を行う。静的な荷重応力と動的な荷重応力による影響と二つの組み合わせた効果を共に考慮する。それは現場の坑道周囲の岩石の実際の応力状態とよく吻合することができ、得られた支持強度は周囲の岩石の安全と安定を維持できる。さらに、高精度かつ簡単で便利な試験操作をより確実に行うことができる。
【００５５】
上記は本発明の特定の実施例であるが、本発明の保護範囲は特定の実施例のみに限定されず、創造的な作業及び設計を省略し、任意の変更または置換も本発明の範囲に含まれる。したがって、本発明の保護範囲は権利要求書の範囲によって定義される基準によって決定される。
【符号の説明】
【００５６】
1-耐荷重フレームユニット、11-ベース（底座）、12-縦柱、13-ビーム；
2-軸方向圧力負荷装置、21-軸方向圧力負荷オイルシリンダー、211-軸方向圧力負荷オイルシリンダー本体、212-軸方向圧力負荷ピストン、213-軸方向圧力負荷ピストンロッド、214-オイル用キャビティ、215-曲面、22-衝撃負荷オイルタンク、23-下押しヘッド；
3-衝撃負荷装置、31-衝撃負荷オイルシリンダー、32-衝撃負荷オイルタンク、33-上押し圧力ヘッド、34-圧力を受ける柱；
4-閉じ込め圧力負荷装置、41-圧力室、42a-横方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー、42b-縦方向閉じ込め圧力負荷オイルシリンダー、43-閉じ込め圧力負荷オイルタンク、44a-横方向第1圧力ヘッド、44b-縦方向第1圧力ヘッド、45a-第1溝、45b-第2溝、46a-横方向第2圧力ヘッド、46b-縦方向第2圧力ヘッド；
5-負荷コントロールユニット；
6-モニタリングユニット、61-信号コレクター、62-圧力センサー；
7-データ分析ユニット
8-試験体
【図１】
0006804121.tif 000002
【図２】
0006804121.tif 000003
【図３】
0006804121.tif 000004
【図４】
0006804121.tif 000005