[發明專利]一種模擬地裂縫擴展裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201810256139.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108267564B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 馬潤勇;潘愛芳;鞏云鵬;杜岳洋;孫長明;李焱;馬學軍
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 劉振

本發明屬于巖土工程領域，涉及一種模擬地裂縫擴展裝置及其使用方法。本發明所述模擬地裂縫擴展裝置，包括框架、觀察窗、擋板、下盤支撐板、上盤支撐板、預留裂縫、變傾角裝置、底部加載裝置和側壁加載裝置，還可以在框架的頂部設置人工便攜降雨器，所述人工便攜降雨器通過流速測量儀控制降雨量。本發明所述加載裝置包括底部加載裝置和側壁加載裝置，可使模型箱內底層基巖模擬正逆斷層運動、走滑斷層運動、走滑?正斷層運動、走滑?逆斷層運動——對上覆土體的影響。此外，本發明方法具有操作過程簡捷、經濟、考慮因素多樣化，克服了一般模擬試驗中基底運動類型單一、運動傾角無法改變、邊界效應顯著、忽略降雨影響等問題。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，涉及一種模擬地裂縫擴展裝置及其使用方法，具體涉及一種適用于模擬巖土體斷裂對上覆土體的影響的裝置及其使用方法。

背景技術

目前在各種巖土體工程的施工過程中，人們越來越傾向于依靠室內物理模型試驗來模擬巖土體內部各種應力場的演化，并最終得到想要的結論與參數。但有些物理模型試驗裝置僅能模擬斷層運動而無法觀察上覆土體的破裂規律，比如華僑大學所提交的兩個發明：一種可加壓走滑斷層錯動模擬裝置及模擬實驗方法和一種斜向滑動斷層模擬裝置及模擬方法，有些物理模型試驗裝置雖然可以觀察上覆土體的破裂規律，但所能模擬的斷層運動類型單一，比如浙江大學申請的發明專利(一種模擬巖土體正逆斷層運動的試驗裝置及方法)，只能模擬正逆斷層運動，卻不能模擬走滑斷層運動以及走滑-正斷層和走滑-逆斷層運動。同時前述三個發明專利都未考慮邊界效應以及降雨環境對基底斷層運動的影響。根據數值模擬計算，在模型尺度較小的時候，邊界效應對最后結果有很大影響。因此，設計一種可模擬多種類型的基底斷層運動、考慮邊界效應和降雨環境的小型物理模型是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬地裂縫擴展裝置及其使用方法，解決現有的物理模型可模擬的基底斷層類型單一、未考慮邊界效應以及降雨環境對基底斷層運動影響的問題。

本發明的實現過程如下：

一種模擬地裂縫擴展裝置，包括框架、觀察窗、擋板、下盤支撐板、上盤支撐板、預留裂縫、變傾角裝置、底部加載裝置和側壁加載裝置；所述模擬地裂縫擴展裝置由框架支撐，所述框架為長方體支撐架，所述框架以立軸對稱將土體分為上盤土體和下盤土體，所述下盤土體下方設置下盤支撐板，所述上盤土體下方設置上盤支撐板，下盤支撐板下方設置固定的支撐框架，上盤支撐板下方設置活動的支撐框架，所述上盤土體和下盤土體之間設置預留裂縫，預留裂縫的下沿為下盤支撐板和上盤支撐板的交界處，所述預留裂縫的下沿與下盤支撐板和上盤支撐板的交界處的框架連接，所述框架的上盤土體一側設置擋板，所述擋板上端與框架連接，所述擋板下端可活動，所述框架的正面、背面和另一側面設置觀察窗，所述框架的頂部為敞口，與擋板相鄰兩側的觀察窗下方的框架上設置變傾角裝置，在活動的支撐框架下方設置底部加載裝置，所述下盤支撐板兩側設置側壁加載裝置，所述下盤支撐板兩側的框架上設置側壁加載裝置的支撐框架。

進一步，所述擋板上端與框架通過軸承連接，所述擋板上端與軸承的中心軸固定連接，所述軸承通過螺絲固定在所述框架，所述擋板上端與框架接觸的位置設置三對螺絲安裝孔，當所述軸承分別固定于三對螺絲孔位置時，所述擋板的傾角為90°、75°或60°中任意之一。

進一步，所述上盤支撐板和下盤支撐板均為活動支撐板，所述上盤支撐板和下盤支撐板均為鋼板，所述上盤支撐板和下盤支撐板均設置均勻的小孔，所述小孔上覆蓋不漏土且透水材料。