[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

本發明提供了一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法，涉及地下工程室內模擬試驗技術領域。本發明的變傾角斷層滑移模擬試驗方法，采用試樣裝置和加載裝置，包括如下步驟：步驟1、試樣制備；步驟2、試樣裝配；步驟3、加載準備；步驟4、試樣加載。本發明的變傾角斷層滑移模擬試驗方法，可以制備不同傾角界面的類巖石試樣，界面類型包括普通裂隙界面、不同粗糙度界面和低強度弱界面，可以模擬不同傾角斷層的滑移破壞過程，以及可以模擬斷層正傾向滑移和逆傾向滑移，滑移模擬試驗操作方便，試驗數據實現自動、精準采集，以用于研究不同傾角斷層的滑移條件及其滑移過程中的力學行為。

技術領域

本發明涉及地下工程室內模擬試驗技術領域，具體地說是涉及一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法。

背景技術

斷層是影響煤礦生產過程的重要地質因素之一。斷層地質構造的存在不僅影響煤礦生產的井田劃分、開拓系統布設和巷道掘進等環節，還對礦井的安全生產及經濟效益產生重大威脅。斷層附近的煤層開采，造成局部的應力場的改變，使得斷層活化或能量積聚，最終可能導致沖擊地壓的發生。因此，斷層滑移過程的物理力學行為研究對斷層附近的開采設計、巷道圍巖穩定性控制和斷層沖擊地壓機理研究都具有重要意義。

用于模擬斷層的試驗裝置大多是基于相似模擬試驗和巖石(類巖石)試樣的水平剪切試驗。相似模擬試驗的模型在材料的物理力學參數和應力條件方面不能與原模型做到完全相似，且模型邊界條件簡單，水平應力大小取決于頂部載荷，不能實現給定圍壓的雙軸及真三軸實驗。巖石試樣的水平剪切試驗雖不易模擬多巖層的復雜地質條件，但能模擬確定的應力邊界條件，可以研究不同應力加載條件下的巖樣及弱面的力學行為。

目前的模擬斷層滑移的試驗大多為巖石試樣的水平剪切試驗以及固定傾角的雙軸或三軸壓縮試驗，不能模擬不同傾角的斷層滑移，而斷層附近開采的沖擊危險性不僅與開采位置有關，還與斷層傾角有關。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法，能夠制備不同傾角界面的類巖石試樣以及模擬不同傾角斷層的滑移破壞過程，以研究不同傾角斷層的滑移條件及其滑移過程中的力學行為。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術解決方案如下：

一種變傾角斷層滑移模擬試驗方法，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