[發明專利]一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法

有效

• 申請號: 202011447595.7
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112504790B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 郭偉耀;譚彥;公緒飛;李玉蓉;趙同彬;譚云亮;張東曉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 黃鈺

1.一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法，其特征在于，采用試樣裝置和加載裝置；

所述試樣裝置包括底板、滑動隔板、組合壓板和轉動擋板；底板的前后邊沿均開設滑槽，底板的左右側均布置滑動隔板，滑動隔板的前后端均設置有滑塊，滑塊滑動連接于滑槽內；底板的前后側均布置組合壓板，組合壓板由多個壓塊依次首尾拼接而成，組合壓板的兩端拼接滑動隔板的末端；底板的中間位置布置轉動擋板，轉動擋板包括固定板和滑動板，所述固定板轉動連接底板的中間位置且固定板可拆卸連接底板，所述固定板的兩側均滑動連接一塊滑動板；滑動板的末端設置有定位件，所述定位件可拆卸連接組合壓板；

所述加載裝置包括加載支承臺、頂部加載壓頭、頂部承壓單元、底部加載壓頭、側加載壓頭、側承壓單元、承力座、應變片、聲發射檢波器、計算機和相機；加載支承臺包括底座、左加載支承架、右加載支承架和上加載支承架，底座的左右側分別設置左加載支承架和右加載支承架，左加載支承架和右加載支承架上架設上加載支承架；上加載支承架上設置頂部加載壓頭；頂部承壓單元包括傳力柱、滾柱和上承壓板，傳力柱的上端連接頂部加載壓頭，傳力柱的下端并排轉動連接多個滾柱，上承壓板的一側設置向下彎折的擋片；底座上設置底部加載壓頭；左加載支承架上設置承力座，承力座的右端從上到下并排轉動連接多個滾柱；右加載支承架上設置側加載壓頭；側承壓單元包括導向軸、直線軸承、側承壓板和滾柱，底座上于右側設置導向軸，導向軸上設置直線軸承，直線軸承上設置側承壓板，側承壓板的左端從上到下并排轉動連接多個滾柱；

所述方法包括如下步驟：

步驟1、試樣制備

轉動固定板至設定角度以模擬設定角度的斷層傾角，使滑動板相對于固定板伸縮，通過定位件將滑動板連接組合壓板進行定位，底板、滑動隔板及組合壓板圍成半包圍腔體，轉動擋板將半包圍腔體分隔成兩個腔體，在底板的上表面、滑動隔板的內壁、組合壓板的內壁及轉動擋板的表面涂抹潤滑油，將第一類巖石材料注入到兩個腔體，待第一類巖石材料凝固成型為類巖石試樣后，拆卸轉動擋板及底板，去除類巖石試樣表面的潤滑油，對類巖石試樣進行養護；

其中，分別注入到兩個腔體的第一類巖石材料為同種材料或不同種材料；

步驟2、試樣裝配

定義轉動擋板后方腔體內的類巖石試樣為下盤試樣，定義轉動擋板前方腔體內的類巖石試樣為上盤試樣，下盤試樣與上盤試樣共同組成類巖石試樣，下盤試樣與上盤試樣搭接的界面為斷層界面，在類巖石試樣的上側及下側放置組合壓板，在類巖石試樣的左側及右側放置滑動隔板，將組合壓板拼接滑動隔板，組合壓板在斷層界面位置斷開；

步驟3、加載準備

類巖石試樣中，將下盤試樣放置于左下方，將上盤試樣放置于右上方，下盤試樣下側的組合壓板貼合底部加載壓頭，下盤試樣左側的滑動隔板貼合承力座上的多個滾柱，在上盤試樣上側放置頂部承壓單元，上盤試樣上側的組合壓板貼合上承壓板，上盤試樣右側的滑動隔板頂部位置貼合擋片，上盤試樣右側的滑動隔板除頂部位置外的其他位置貼合側承壓板上的多個滾柱；

或者，類巖石試樣中，將下盤試樣放置于右下方，將上盤試樣放置于左上方，上盤試樣下側的組合壓板貼合底部加載壓頭，上盤試樣左側的滑動隔板貼合承力座上的多個滾柱，在下盤試樣上側放置頂部承壓單元，下盤試樣上側的組合壓板貼合上承壓板，下盤試樣右側的滑動隔板頂部位置貼合擋片，下盤試樣右側的滑動隔板除頂部位置外的其他位置貼合側承壓板上的多個滾柱；

在類巖石試樣表面斷層界面沿線布置應變片，在類巖石試樣表面左右兩側布置聲發射檢波器，在類巖石試樣表面涂抹散斑，將相機對準類巖石試樣表面，將頂部加載壓頭、底部加載壓頭、側加載壓頭、應變片、聲發射檢波器及相機分別與計算機信號連接；

步驟4、試樣加載

當“類巖石試樣中，將下盤試樣放置于左下方，將上盤試樣放置于右上方”時，

計算機先驅動側加載壓頭對類巖石試樣施加設定壓力的側向應力，計算機再驅動頂部加載壓頭對類巖石試樣施加設定壓力的軸向應力；上盤試樣相對于下盤試樣正傾向滑移過程中，側承壓板沿水平向右移動，傳力柱下端的多個滾柱沿上承壓板的表面滾動，側承壓板左端的多個滾柱沿上盤試樣右側的滑動隔板的表面滾動；

當“類巖石試樣中，將下盤試樣放置于右下方，將上盤試樣放置于左上方”時，

計算機先驅動側加載壓頭對類巖石試樣施加設定壓力的側向應力，計算機再驅動底部加載壓頭對類巖石試樣施加設定壓力的軸向應力；上盤試樣相對于下盤試樣逆傾向滑移過程中，側承壓板沿水平向左移動，承力座右端的多個滾柱沿上盤試樣左側的滑動隔板的表面滾動，傳力柱下端的多個滾柱沿上承壓板的表面滾動，側承壓板左端的多個滾柱沿下盤試樣右側的滑動隔板的表面滾動；

計算機記錄頂部加載壓頭的實時軸向應力數據、底部加載壓頭的實時支承壓力數據、側加載壓頭的實時側向應力數據、應變片實時監測的應變數據、聲發射檢波器實時監測的聲發射數據和相機實時監測的散斑變化數據；加載結束后，取下類巖石試樣，觀察記錄類巖石試樣表面斷層界面破壞情況。