[發(fā)明專利]可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置

有效

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• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103617762A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李忠權(quán);李洪奎;應丹琳;李應;段新國
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地質(zhì)構(gòu)造模擬實驗中重力滑脫裝置，尤其涉及一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置。

背景技術(shù)

重力滑脫構(gòu)造模擬是地質(zhì)構(gòu)造物理模擬一個重要部分，國內(nèi)外沒有見到利用該方法模擬重力滑脫構(gòu)造的實驗，大多數(shù)地質(zhì)構(gòu)造模擬實驗是在平面底部水平的平臺上進行實驗，也有事先預埋一個斜坡，再鋪設(shè)材料進行實驗，很少見到能改變斜坡角度進行重力滑脫實驗的實例，因而這些實驗中都不能模擬由于底部基底抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象，以及此現(xiàn)象基礎(chǔ)上疊加水平擠壓構(gòu)造現(xiàn)象，此裝置還可模擬一些特定地質(zhì)背景下的疊加構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，可以定量控制斜坡角度、擠壓速度等參數(shù)，能對底部基地抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象進行模擬的可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于：包括試驗臺，所述試驗臺上表面設(shè)有可彎折底板，所述可彎折底板兩側(cè)豎直設(shè)有透明的擋板；

所述可彎折底板沿其長度方向分為前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的連接處彎折，其中，前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板的長度方向滑動連接，后段與試驗臺固定連接；

前段上表面設(shè)有第一推板，后段上表面端部設(shè)有第二推板，第一推板和第二推板相互遠離的一端分別設(shè)有一能驅(qū)動其在可彎折底板上表面水平移動的水平驅(qū)動機構(gòu)；

試驗臺一側(cè)設(shè)有控制器，所述控制器控制水平驅(qū)動機構(gòu)和豎直驅(qū)動機構(gòu)的運動方向和速度，且運動時，兩擋板、第一推板、第二推板均與可彎折底板緊密貼合，可彎折底板上鋪設(shè)有數(shù)層不同摩擦系數(shù)的實驗材料。

作為優(yōu)選：所述水平驅(qū)動機構(gòu)為水平擠壓電動缸，所述豎直驅(qū)動機構(gòu)為底部拱升電動缸。

作為優(yōu)選：所述滑動連接具體為，可彎折底板的前段下表面設(shè)有滑軌，底部拱升電動缸的頂部位于滑軌內(nèi)，沿滑軌方向滑動。

作為優(yōu)選：所述實驗材料包括不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：克服了現(xiàn)有技術(shù)中，因為無法改變斜坡角度而進行重力滑脫實驗的缺陷，可以利用控制器的控制，定量控制斜坡角度、擠壓速度等參數(shù)，能對底部基底抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象進行模擬，并可在兩端疊加水平擠壓進行滑覆、推覆多期疊加構(gòu)造模擬。

本發(fā)明中，可彎折底板的前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板的長度方向滑動連接，后段與試驗臺固定連接；當豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升時，可彎折底板前段抬升使得整塊可彎折底板形成高平面段-斜面段-低平面段的錯落結(jié)構(gòu)。

為了保證能驅(qū)動第一推板和第二推板在可彎折底板上表面水平移動，也就是第一推板在高平面段上水平移動，第二推板在低平面段上水平移動，與第一推板對應的水平驅(qū)動機構(gòu)也應設(shè)置在可彎折底板的高平面段上，也就是前段上，為了降低豎直驅(qū)動機構(gòu)的能耗，該水平驅(qū)動機構(gòu)可采用較輕、微型的結(jié)構(gòu)，而第二推板位于后段上表面端部，所以與其對應的水平驅(qū)動機構(gòu)可以直接設(shè)置在實驗臺上。

這樣，不僅可以通過豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升改變可彎折底板的形狀達到重力滑脫裝置的模擬，第一推板和第二推板可以水平擠壓可彎折底板上表面的實驗材料，從而在兩端疊加水平擠壓進行滑覆、推覆多期疊加構(gòu)造模擬。

其中，水平驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是第一推板和第二推板，通過控制器控制水平驅(qū)動機構(gòu)的水平位移和位移速度（速度為0.78mm/s-0.0001mm/s），從而讓兩塊推板對與可彎折底板產(chǎn)生水平方向的擠壓速度（速度為0.78mm/s-0.0001mm/s）；

豎直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是與可彎折底板的前段，通過控制器控制豎直驅(qū)動機構(gòu)的豎直位移和位移速度（速度為0.78mm/s-0.0001mm/s），可以定量的對可彎折底板中段形成的斜坡角度進行控制。

通過精確的控制水平位移和位移速度、豎直位移和位移速度，我們可以很精確的進行高原-斜坡-平原間的重力滑脫模擬，例如青藏高原的抬升對四川盆地的影響的重力滑脫實驗，我們通過計算一定時間內(nèi)，青藏高原抬升的高度，然后等比例縮小應用在本發(fā)明裝置上，通過精確的控制位移和速度，可以對模擬實驗進行精確的控制。

滑軌的作用是，當豎直驅(qū)動機構(gòu)向上拱升可彎折底板的前段時，可彎折底板前段因為隆升發(fā)生沿滑軌向后段方向的位移，通過豎直驅(qū)動機構(gòu)操控，我們可以控制彎折中段產(chǎn)生斜坡時的坡度。