[發明專利]一種飽和軟沉積物變形模擬地震試驗用可視剛性模型箱

在審

• 申請號: 202110502541.4
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113156088A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 梁蓮姬;張奇韜
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01M7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種飽和軟沉積物變形模擬地震試驗用可視剛性模型箱，包括模型箱主體、剛性固定構件、排水管及底板。其中，模型箱主體為有機玻璃板，為有機玻璃膠連接。剛性固定構件包括底部固定構件、沿口固定構件、側向包裹構件、側板抗彎構件、橫向抗彎構件、頂部龍門梁、螺栓，除龍門梁外均采用焊接連接，龍門梁為螺栓連接。模型箱主體嵌套至剛性固定構件內，緊密貼合，并用柔性材料填充間隙，減少碰撞。本模型箱適用于地震作用下飽和軟沉積物變形的反演，在完成可視化的試驗要求下，保證模型在強震下的安全使用及防水要求。

技術領域

本發明涉及一種飽和軟沉積物變形模擬地震試驗用可視剛性模型箱，該模型箱具有可視、牢固、防水的特征，可應用于軟沉積物變形的室內模擬試驗，為軟沉積物變形的模擬地震試驗提供可靠載體，屬于沉積學模擬試驗技術領域。

背景技術

構造活動活躍地區的古地震研究可為評估區域斷裂與地震活動性提供重要的科學依據。在高山峽谷地區，強烈地震活動導致滑坡堵塞河道而形成多個堰塞湖，其堰塞湖湖相沉積中的軟沉積物變形構造往往被認為反映古地震事件的載體之一。然而，由于軟沉積物變形機制的重疊性、變形過程的不可再現性等因素，軟沉積變形的形成和觸發機制研究仍存在諸多爭議。目前有效的研究方法是對軟沉積物進行模擬地震試驗反演其變形過程。

模型箱作為振動臺試驗必不可少的載體已在巖土工程領域被大量研發，譬如剪切模型箱以及剛性模型箱等。然而此類模型箱具有一定缺陷，剪切模型箱雖可削弱邊界效應但并不防水，須內套塑料薄膜使用，不可視；剛性模型箱若采用金屬制作則不滿足軟沉積物變形過程的可視化要求，若采用有機玻璃制作則在強震下會出現滲水乃至箱體破裂的情況。綜上，現有模型箱不能滿足飽和軟沉積物變形模擬地震試驗的試驗目的。

發明內容

本發明目的在于研制一種適用于飽和軟沉積物變形模擬地震試驗的可視剛性模型箱，提供一種在地震作用下可觀測軟沉積物變形過程且箱體牢固不出現滲水、破損等情況的沉積物載體。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。本發明由四部分組成，分別為模型箱主體、剛性加固構件、排水管及底板。所述模型箱主體為有機玻璃板，是一個頂部開口底部封閉的箱體。剛性加固構件包括底部固定構件、沿口固定構件、側向包裹構件、側板抗彎構件、橫向抗彎構件、頂部龍門梁、螺栓。其中，所有構件均置于底板之上，模型箱主體嵌套在剛性加固構件內側，主體與構件緊密貼合，無螺栓連接，兩部分間隙填充柔性材料玻璃膠。排水管穿過模型箱主體及剛性加固構件，連接一個排水閥，排水閥連接橡膠管，流體經由排水管輸入。

本發明具有如下優點：

本發明可以滿足飽和軟沉積物變形模擬地震實驗的要求；模型箱主體為有機玻璃板，滿足可視化要求；側板抗彎構件、頂部可拆卸龍門梁減小了有機玻璃板在土壓力下的側向撓曲；橫向抗彎構件減小了模型箱頂部在強地震作用下沿地震方向的不利位移；一體化底板增加模型箱整體性，吊裝時自重荷載由剛性加固構件整體承擔；模型箱與剛性加固構件間為嵌套模式，無螺栓連接，減少強地震作用下二者的碰撞以及高孔隙水壓力導致水體自螺栓連接處滲出的隱患。此裝置設計簡單可行，操作性強，完全可以滿足飽和軟沉積物變形模擬地震實驗的對模型箱可視、牢固、防水的要求。

附圖說明

圖1為本發明一種飽和軟沉積物變形模擬地震試驗用可視剛性模型箱的結構示意圖；

圖中：1、有機玻璃板；2、底部固定構件；3、沿口固定構件；4、側向包裹構件；5、側板抗彎構件；6、頂部龍門梁；7、螺栓；8、橫向抗彎構件；9、排水管；10、底板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明適用于飽和軟沉積物變形模擬地震試驗的可視剛性模型箱的具體實施方式進行說明：

如圖1所示，本發明由四部分組成，所有構件位于底板之上。將五塊有機玻璃板1用無色透明的有機玻璃膠拼裝成頂部開口底部封閉的箱體，頂部預留起吊洞口。將四塊底部固定構件2焊接至底板之上，四塊側向包裹構件4焊接至底部固定構件之上，再將4塊沿口固定構件3焊接于側向包裹構件4之上，形成一個剛性框架。將側板抗彎構件5與沿口固定構件3、底部固定構件2進行焊接連接，將橫向抗彎構件8與沿口抗彎構件3的下端、側向包裹構件4的上端、側板抗彎構件5的上端及底板10進行焊接連接。以此形成剛性加固構件，可盡可能減小有機玻璃板的撓曲，防止在振動過程中有機玻璃板粘合處開裂。將有機玻璃模型箱主體用吊機嵌套至剛性加固構件中，用柔性材料玻璃膠充填機玻璃模型箱主體及剛性加固構件間的間隙，減少在強震作用下二者發生的碰撞。將頂部龍門梁6與沿口固定構件3用螺栓7進行螺栓連接，方便裝填沉積物。將排水管與有機玻璃板1和底部加固構件2進行螺栓連接。