露天煤矿边坡稳定性检测装置

采空区影响下露天煤矿边坡稳定性研究

露天开采边坡稳定地质力学模型试验系统

露天矿下伏采空区对边坡稳定性影响试验装置

一、装置介绍

露天矿下伏采空区边坡稳定地质力学模型试验系统是一种用于矿山工程技术领域的物理性能测试仪器，本装置专为模拟露天矿下伏采空区与边坡的相互作用而设计，能够精准模拟露天矿边坡在不同地质条件和开采工况下的力学行为。

实时监测边坡在模拟过程中的位移、应力、应变等关键力学参数，以及地下水渗流、孔隙水压力等相关参数。基于试验结果，分析边坡的变形破坏机制，评估边坡的稳定性，为现场工程提供可靠的预测和控制措施建议。

二、主要技术参数

模型尺寸：长*宽*高3000mm×2000mm×1500mm

采空区模拟单元：1000mm*700mm*700mm（可根据实际调整）

应力模拟范围：0 - 5MPa，精度±0.05MPa

位移监测精度：量程500mm，精度 ±0.1mm

应变监测精度：±1με

孔隙水压力监测范围：0 - 2MPa，精度 ±0.02MPa

降雨模拟强度：0 - 200mm/h，均匀度≥85%

温度模拟范围：- 20℃ - 50℃

三、装置组成

（一）试验框架系统

框架主体：采用高强度型钢焊接而成，四周设置透明的高强度有机玻璃观察窗（厚度20mm，抗压强度≥100MPa），便于观察模型内部的变形情况。

（二）加载系统

地应力模拟加载：采用液压加载系统，通过分布在模型顶部和侧面的多个液压千斤顶（最大加载力500kN，精度 ±0.5%）来模拟地应力。通过压力传感器实时反馈加载力的大小。设计专门的开采模拟装置，模拟露天矿的开采过程，通过控制开采的顺序、速度和范围，来模拟不同的开采扰动工况。

（三）监测系统

位移监测：

采用激光位移传感器（量程500mm，精度 ±0.1mm），能够实时监测岩体内部的位移变化，空间分辨率可达 0.5m。

应力应变监测：埋设微型压力传感器（量程0 - 5MPa，精度 ±1%）和应变片（精度 ±1με），通过数据采集系统实时采集应力和应变数据。

孔隙水压力监测：埋设孔隙水压力传感器（量程0 - 2MPa，精度 ±0.02MPa），监测岩体内部孔隙水压力的变化情况，分析地下水对边坡稳定性的影响。

数据采集与分析系统：采用数据采集仪，对所有监测数据进行实时采集，采样频率可达10Hz。

（四）环境模拟系统

降雨模拟：在模型顶部安装降雨喷头，通过可调节的供水系统和流量控制阀，实现不同强度和降雨模拟。喷头的布置确保降雨的均匀性，通过雨量传感器实时监测降雨强度，保证模拟的准确性。

（五）数据处理与分析软件

具备数据实时采集、存储、显示和分析功能，能够自动生成各种监测参数的时间历程曲线、空间分布图等。