[實用新型]一種雙U形層狀剪切箱模擬裝置

有效

• 申請號: 201920179630.8
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN210090212U
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 馬陽陽;蔡奇鵬;肖朝昀;陳星欣
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01M7/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本實用新型公開了一種雙U形層狀剪切箱模擬裝置，固定底板緊固于底座之上，可動底板通過滑動滾軸系統置放于底座之上；雙U形剪切框系統置于底座上，由若干層雙U形環框依次疊放組成，雙U形環框沿振動方向兩側放置，位于同一層面上的兩個U形環框之間可以沿著預定的振動方向產生水平相對錯動，上下疊放的U形環框之間通過滑動滾軸相互錯動；約束側墻、封閉側墻、封閉頂墻、橡膠袋、底座共同構成一封閉空間，通過對封閉空間進行抽真空，使得橡膠袋貼合于雙U形剪切框系統內壁，提供模型制備空間。本實用新型的裝置可用于模擬地震振動方向與基巖走滑斷層錯動方向一致時上覆土層的地震反應特性。

技術領域

本實用新型涉及土工模型實驗技術，具體是指一種考慮走滑斷層錯動的雙U形層狀剪切箱模擬裝置。

背景技術

大型振動臺模型試驗是研究場地及地下結構物地震響應的重要研究手段。通過層狀剪切箱可觀察基巖傳來的地震波在上覆土層的傳遞特征。但傳統的層狀剪切箱無法同時考慮基巖突發斷裂時引起的上覆土層的永久變形，不利于研究地震波傳遞與土層永久變形的耦合作用。走滑斷層為活動斷層的基本形式之一，其引起的上覆土層永久變形往往引起線狀的地下結構物遭受嚴重破壞，造成巨大經濟損失。考慮走滑斷層錯動層狀剪切箱的研發，使得地震作用下場地的震動模擬和地下結構物的抗震研究更具有針對性。這一試驗技術的發展也為研究斜向斷層中走滑錯動分量影響的研究提供重要研究途徑。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種考慮走滑斷層雙U形層狀剪切箱模擬裝置，能實現走滑斷層活動模擬，并能夠模擬地震剪切波對土體或地下結構物耦合破壞，充分考慮當地震振動方向與基巖走滑斷層錯動方向一致時，上覆土層動力響應的相關特性，且原理明確、構筑簡單，實驗操作易于實現。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種雙U形層狀剪切箱模擬裝置，包括：基巖走滑錯動模擬系統、雙U形剪切框系統、約束側墻系統和土體模型制備系統；

所述基巖走滑錯動模擬系統由固定底板、可動底板、滑動滾軸系統、底座組成；其中，固定底板鎖定于模型箱底座，在模擬振動過程中與底座保持相對靜止；可動底板通過滑動滾軸系統置放于底座之上，通過振動臺在底座施加振動激勵使固定底板和可動底板產生水平相對滑移；

所述雙U形剪切框系統由若干層雙U形環框依次疊放組成，底層環框固定于底座上，位于同一層面上的兩個U形環框之間開口相向并可以沿著預定的振動方向產生水平相對錯動，上下疊放的U形環框之間通過滑動滾軸系統相互錯動，并通過限位裝置調節相互之間的錯動量，雙U形剪切框系統內用于放置試驗土體；

所述約束側墻系統由約束側墻和聚四氟乙烯板組成，約束側墻位于模型箱垂直于振動方向兩側，在約束側墻和U形環框之間設置聚四氟乙烯板；

所述土體模型制備系統由約束側墻、封閉側墻、封閉頂墻、橡膠袋組成。制備土體模型時封閉側墻與約束側墻共同構成矩形圍墻，雙U型剪切框系統置于圍墻之中；橡膠袋置于雙U形剪切框系統內側，其頂部開口外翻放置于封閉側墻和約束側墻之上；所述封閉頂墻為一回字形鐵板，放置于橡膠袋頂部開口之上，并通過螺栓緊固于矩形圍墻，使得矩形圍墻、封閉頂墻、橡膠袋、底座共同構成一封閉空間；所述封閉空間為真空環境，使得橡膠袋貼合于雙U形剪切框系統內壁。

在一較佳實施例中：雙U形環框沿著預定的振動方向延伸一定距離。

在一較佳實施例中：所述U形環框剖面呈水平放置的I形，上下疊放的兩片U形環框之間的空隙內放置所述限位裝置。

在一較佳實施例中：所述限位裝置為第一聚四氟乙烯墊片，長度比U形環框沿振動方向的凈空長度短2-3mm，使得上下兩環框只能在預定尺寸內發生相互錯動。

在一較佳實施例中：所述第一聚四氟乙烯墊片隔一定間距進行挖槽，并在挖槽內放置第一滾軸，第一滾軸高度高于上下兩片U形環框之間的凈高度。