[發明專利]一種走滑斷裂局部應力場演化的物理模擬系統

在審

• 申請號: 202010770560.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111929149A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 蘇占東;曾揚農;沈超;張濤;張之泰;趙博文
• 申請（專利權）人: 防災科技學院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種走滑斷裂局部應力場演化的室內物理模擬系統，涉及一種巖土試驗系統，可以預制不同角度斷層面，并且能夠模擬圍壓，通過改變試驗影響因素研究走滑斷裂局部應力場的演化規律，為該領域斷裂局部應力場的研究提供了參考方案。一種走滑斷裂局部應力場的室內模擬系統，包括制樣時裂隙角度調節裝置，試驗時模擬圍壓加壓裝置、環箍效應消除裝置。其中所述裂隙角度調節裝置由可伸縮彎折管、帶刻度旋轉盤、鎖定裝置、裂隙面組成。

技術領域

本發明涉及一種巖土試驗系統，專門適用于走滑斷裂局部應力場演化規律的室內物理模擬。

背景技術

地震活動、活斷層活動是區域構造應力作用下地殼應力局部集中導致構造運動的結果，區域構造應力是地質構造活動的驅動力，局部應力變化是地質體活動的重要標志。在構造地震中，以走滑型地震為主,當區域構造應力作用于走滑斷裂時，斷裂兩盤巖體產生相對變形，從而在斷層周圍分別形成拉張應力區和擠壓應力區，改變了斷層周圍局部的應力狀態，使局部應力場與構造應力場的最大主應力方向產生差異。因此，研究走滑斷裂局部應力場的變化及其與斷裂活動性的關系對區域地殼穩定性評價、巖體工程穩定性評價具有重要的理論意義和工程實用價值。目前，對該問題的研究一般采用數值模擬、物理模擬以及現場實例驗證等方法，物理模擬試驗中，通過相似性準則將斷裂縮尺到試驗室尺度下，預制含不同角度的走滑斷層，探究區域構造應力場作用下，斷層局部應力場的變化規律，顯得尤為必要。目前，對于巖體中裂隙面的預制普遍無法進行角度大小的調節，且試樣的加壓方式只是片面的豎向加壓甚至無法加壓。如專利CN104809947A，本發明提供一種可實現上覆土體應力水平的模擬，充分考慮土體力學性能的應力水平相關特性,實驗操作易于實現的可加壓走滑斷層錯動模擬裝置,以及一種基于可加壓走滑斷層錯動模擬裝置的模擬實驗方法。但是該專利破裂面的角度大小固定，加之該裝置只能進行豎向加壓，無法完成多維壓制；又如專利CN104951945A，為解決現有的構造模擬實驗裝置不能夠確切地反映走滑構造模擬研究過程的缺陷，本發明提供了一種走滑斷裂物理模擬實驗裝置及其操作方法。它能夠實時記錄走滑斷裂作用中質點的位移過程，可以使走滑斷裂模擬實驗研究更切合實際。然而其裂隙面的角度相對固定并且沒有加壓裝置。

為此，本發明專利提供一種走滑斷裂局部應力場演化的室內物理模擬系統，可以預制不同角度斷層面，并且能夠模擬圍壓，通過改變試驗影響因素研究走滑斷裂局部應力場的演化規律，為該領域斷裂局部應力場的研究提供了參考方案。

發明內容

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種走滑斷裂局部應力場的室內模擬系統，包括制樣時裂隙角度調節裝置，試驗時模擬圍壓加壓裝置、環箍效應消除裝置。

其中所述裂隙角度調節裝置由可伸縮彎折管、帶刻度旋轉盤、鎖定裝置、裂隙面組成。

為保證裂隙面(7)能跟隨帶刻度旋轉盤(6)一起旋轉并可以調節高度，使用可伸縮彎折管(3)(該零件由一個伸縮桿與一個雙頭拼接管組合而成)將裂隙面(7)與帶刻度旋轉盤(6)進行組裝；可伸縮彎折管(3)分為凹凸兩個部分，剛接于帶刻度旋轉盤(6)表面上，并垂直穿過裂隙面；兩個可伸縮彎折管(3)進行拼接，將裂隙面(7)固定在帶刻度旋轉盤(6)中心位置。將裂隙面(7)放入裝置內部，通過可伸縮彎折管(3)調節裂隙面的高度，旋轉帶刻度旋轉盤(6)進一步設定不同角度的裂隙面，考慮到裂隙面(7)的角度在調整后固定的問題，需要對其進行鎖定，此時需要將卡扣(5)插入鎖定裝置(4)對裂隙面(7)進行卡鎖。

模擬圍壓加壓裝置由上部壓力機、上部動力桿、上部壓板、上部橫向可伸縮壓力板、可旋轉壓力板、軸向壓力板、軸向可伸縮動力桿、伺服電機、滑動底座、模擬圍壓滑動承壓板、模擬圍壓向滾軸排、壓力枕、反力架、模具可滑動底板、底部滑軌、底部滾軸排、滑軌組成。