[發(fā)明專(zhuān)利]斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110546814.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113310716B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張強(qiáng)勇;張瑞新;陳衛(wèi)忠;程磊;張振杰;王鵬飛;向文;林韓祥;范清涵;劉磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00;G09B25/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于：包括斷層錯(cuò)動(dòng)臺(tái)架系統(tǒng)、斷層錯(cuò)動(dòng)頂升系統(tǒng)、加載與錯(cuò)動(dòng)控制系統(tǒng)；所述的斷層錯(cuò)動(dòng)臺(tái)架系統(tǒng)，由斷層上盤(pán)系統(tǒng)、斷層下盤(pán)系統(tǒng)、加載作動(dòng)器和臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置組成，其中斷層上盤(pán)系統(tǒng)和斷層下盤(pán)系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)與斷層錯(cuò)動(dòng)頂升系統(tǒng)相連，斷層錯(cuò)動(dòng)頂升系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)斷層上盤(pán)系統(tǒng)和斷層下盤(pán)系統(tǒng)的相對(duì)滑動(dòng)，進(jìn)而實(shí)施試驗(yàn)?zāi)Ｐ腕w的斷層錯(cuò)動(dòng)；

所述斷層錯(cuò)動(dòng)頂升系統(tǒng)包括斷層錯(cuò)動(dòng)防扭裝置、外框平衡裝置和液壓頂升裝置；所述的液壓頂升裝置與斷層上盤(pán)系統(tǒng)或者斷層下盤(pán)系統(tǒng)連接，斷層錯(cuò)動(dòng)防扭裝置一端與斷層上盤(pán)系統(tǒng)或者斷層下盤(pán)系統(tǒng)連接，另一端與外框平衡裝置連接；所述的斷層錯(cuò)動(dòng)防扭裝置包括防扭油缸、防扭彈簧、彈簧套筒、彈簧固定板和套筒固定板；所述的防扭油缸一端與斷層上盤(pán)系統(tǒng)或者斷層下盤(pán)系統(tǒng)連接，另一端與彈簧固定板相連；彈簧固定板與套筒固定板之間通過(guò)多個(gè)防扭彈簧相連，每個(gè)防扭彈簧外面套裝有一個(gè)彈簧套筒，彈簧套筒固定在套筒固定板上；

所述的外框平衡裝置由安裝在斷層錯(cuò)動(dòng)臺(tái)架系統(tǒng)外側(cè)四個(gè)邊角的四根立柱和連接立柱的橫梁通過(guò)螺栓連接組合而成；外框平衡裝置的內(nèi)側(cè)面豎直地設(shè)有導(dǎo)軌，所述的套筒固定板在外力作用下可沿著所述導(dǎo)軌自由滑動(dòng)；

所述的臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置用于驅(qū)動(dòng)斷層上盤(pán)系統(tǒng)、斷層下盤(pán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)；加載作動(dòng)器安裝在斷層上盤(pán)系統(tǒng)、斷層下盤(pán)系統(tǒng)上，其與加載與錯(cuò)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，用于對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ腕w施加真三維初始地應(yīng)力；加載與錯(cuò)動(dòng)控制系統(tǒng)控制加載作動(dòng)器加載、斷層上盤(pán)與下盤(pán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)和斷層滑移錯(cuò)動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的斷層上盤(pán)系統(tǒng)和斷層下盤(pán)系統(tǒng)在斷層接觸面處通過(guò)榫卯鑲嵌結(jié)構(gòu)連接。

3.如權(quán)利要求1所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置包括兩個(gè)，第一臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)斷層下盤(pán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，第二臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)斷層上盤(pán)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。

4.如權(quán)利要求3所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置包括第一安裝座、第一液壓驅(qū)動(dòng)裝置，所述的第一安裝座固定在地梁上，第一液壓驅(qū)動(dòng)裝置的缸體與第一安裝座鉸接，第一液壓驅(qū)動(dòng)裝置的液壓驅(qū)動(dòng)桿與斷層下盤(pán)系統(tǒng)相連，且斷層下盤(pán)系統(tǒng)底部與地梁鉸接。

5.如權(quán)利要求3所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的第二臺(tái)架旋轉(zhuǎn)裝置包括第二安裝座、第二液壓驅(qū)動(dòng)裝置，所述的第二安裝座固定在地槽內(nèi)，第二液壓驅(qū)動(dòng)裝置的缸體與第二安裝座鉸接，第二液壓驅(qū)動(dòng)裝置的液壓驅(qū)動(dòng)桿與斷層上盤(pán)系統(tǒng)相連，且斷層上盤(pán)系統(tǒng)底部與地梁鉸接，地梁安裝在地槽頂部。

6.如權(quán)利要求1所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓頂升裝置包括頂升作動(dòng)器和導(dǎo)向桿，所述頂升作動(dòng)器的軸線(xiàn)由導(dǎo)向桿控制并與斷層上盤(pán)系統(tǒng)和斷層下盤(pán)系統(tǒng)的斷層接觸面平行。

7.如權(quán)利要求1-6任一所述的斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行影響真三維物理模擬系統(tǒng)的試驗(yàn)方法 ，其特征在于：真三維物理模擬系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢，首先通過(guò)加載與錯(cuò)動(dòng)控制系統(tǒng)控制加載作動(dòng)器對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ腕w進(jìn)行真三維初始地應(yīng)力加載，待模型真三維初始地應(yīng)力場(chǎng)形成以后，再進(jìn)行模型隧洞開(kāi)挖并保持初始地應(yīng)力恒定，最后通過(guò)加載與錯(cuò)動(dòng)控制系統(tǒng)控制斷層錯(cuò)動(dòng)頂升系統(tǒng)實(shí)施模型斷層的滑移錯(cuò)動(dòng)，籍此有效模擬地下斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)隧洞運(yùn)行安全穩(wěn)定的影響。