1.一种巷帮充填体承载性能的原位测试系统,其特征在于,它由加载控制系统、压力支撑系统和位移测量系统组成,其中:所述的加载系统是由乳化液泵站、加载控制箱和单体液压支柱连接组成;加载控制箱是一个带有进液口和出液口的高压油箱;进液口通过进液阀门与乳化液泵站接通,出液口与单体液压支柱的高压管路接通;高压油箱上连接一个反映出单体液压支柱支撑力的测压表;
所述的压力支撑系统包括顶梁和承压板;要求承压板的厚度不小于20mm,承压板的长度大于充填体上表面的长度,在承压板上表面均匀焊接有柱窝;
所述的位移测量系统依次由垫块、安放在垫块上的底座和电子游标卡尺构成;底座是一个带有凹槽的方形木块;电子游标卡尺竖直插入在底座凹槽内。
2.如权利要求1所述的原位测试系统,其特征在于,所述的单体液压支柱为6-9根,高压油箱的出液口也相应为6-9个。
3.如权利要求1或2所述的原位测试系统的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:清理巷帮充填的巷道,按常规方法堆砌充填体,充填堆砌到离巷道顶板的足以安放单体液压支柱的高度时,在充填体上表面安放承压板;承压板伸出充填体侧向后处于悬臂状态;
第二步:在悬臂下面的巷道底板上依次布置垫块和带有凹槽的底座;将电子游标卡尺竖直插入到底座凹槽内,使电子游标卡尺的移动外量爪顶在承压板悬臂处;
第三步:将单体液压支柱安放到承压板上的柱窝内,当单体液压支柱垂直摆正后,在单体液压支柱与巷道顶板之间安放上顶梁;同时将乳化液泵站、加载控制箱、单体液压支柱三者通过高压管路相连接;
第四步:开启加载控制箱上的进液阀门,使单体液压支柱托顶梁缓慢升起,当顶梁与巷道顶板刚好接触时,关闭阀门,记录下电子游标卡尺的初始读数;然后重新开启加载控制箱上的阀门,使单体液压支柱通过承压板向充填体施加压力,在施压过程中,游标卡尺每移动一定的距离,记录相应的压力表压力值;
通过压力值和移动值换算出加载过程中不同时刻的充填体应力值σ及应变值ε;
应力换算公式如下:
式中:
n—单体液压支柱数量;
D—支柱内径,mm;
a—承压板与充填体接触面的长度,mm;
b—承压板宽度,mm;
pi—第i次压力表的读数值,MPa;
应变换算公式如下:
式中:
l0—电子游标卡尺初读数,mm;
li—第i次电子游标卡尺的读数值,mm;
h—测试之前的充填墙体高度,mm;
根据(1)、(2)式计算得到i个σ和ε值,然后再把i个σ和ε值做出加载过程中充填体的应力-应变关系曲线,从而确定出巷帮充填体的抗压强度和变形模量等承载性能参数。