[發明專利]一種地質力學模型試驗傾斜裂隙的制作裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 202110644828.0
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113295499B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 高強;姚里昂;張健;林強;程廣坦;李興剛;劉傳孝;丁何杰;張闊;郭常樂
• 申請（專利權）人: 山東農業大學;四川公路橋梁建設集團有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種地質力學模型試驗傾斜裂隙的制作裝置、系統及方法，其技術方案為：包括承壓裝置和角度調節裝置，承壓裝置包括第一水平承壓板和連接于第一水平承壓板下部且錯位設置的第二水平承壓板、活動承壓組件，所述第二水平承壓板和活動承壓組件之間轉動連接有用于使模型相似材料產生傾斜裂隙的傾斜承壓板；角度調節裝置包括連接于傾斜承壓板和第一水平承壓板之間的第一千斤頂、連接于活動承壓組件和第一水平承壓板之間的第二千斤頂；第一千斤頂、第二千斤頂伸縮能夠改變制作傾斜裂隙的角度。本發明通過傾斜承壓板實現傾斜裂隙的制作，且傾斜裂隙的角度方便調節；結構簡單，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及地質力學模型試驗領域，尤其涉及一種地質力學模型試驗傾斜裂隙的制作裝置、系統及方法。

背景技術

隨著地下工程建設的快速發展，地下工程不斷走向深部，圍巖環境也越來越復雜，地下巖層在地應力和外力等作用下形成傾斜分布巖層，為保障傾斜巖層中工程施工開挖與運行安全，研究巖層的變形破壞及圍巖的應力位移變化等物理力學特性已經成為地質巖層研究領域的一個重要課題。但是由于地質巖層復雜多變，影響因素眾多，傳統理論方法難以勝任，數值模擬困難重重，現場監測工作量大、周期長、成本高，相比之下，物理力學模型試驗以其形象、直觀、真實的特性成為成為了研究這一復雜地質環境的重要科學手段。物理模型試驗是根據相似原理采用縮尺模型將復雜的地質巖層通過物理模型進行相似再現，研究真實巖層中發生的現象和過程的規律，對復雜地質巖層中工程建設具有指導意義。

傳統的物理模型試驗裝置只適用于水平巖層的相似模擬，傾斜巖層的制備技術尚不成熟，模型試驗中較小的誤差就會造成與實際工程有很大的偏差。目前已有一些關于傾斜巖層物理模型試驗裝置，例如，一種緩傾角層理各向異性巖體隧道穩定性的物理模型試驗，將層狀巖體概化為層狀制作的模型，模型的層間采用極軟的薄膜隔斷實現分層，但方法僅實現緩傾角層理，且每層巖層的厚度無法保證相等，加載方式為平面應變加載方式；一種不同傾角多層節理深部巖體開挖模型試驗，在試驗臺架內傾斜攤鋪材料，人工逐層夯實材料實現節理巖體模擬，但是人工夯實傾斜材料難以做到節理角度和方向的精確控制，精度差、誤差大，從而導致模型節理巖體形態與實際巖體存在較大差異，嚴重影響模型試驗結果的可靠性；一種傾斜巖層物理相似模擬試驗裝置及方法，通過液壓千斤頂調節整個模型試驗架的傾斜角度實現傾斜巖層的制備，但是該裝置成本高，操作難度大，難以用于大型物理模型試驗。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種地質力學模型試驗傾斜裂隙的制作裝置、系統及方法，通過傾斜承壓板實現傾斜裂隙的制作，且傾斜裂隙的角度方便調節；結構簡單，適用范圍廣。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種地質力學模型試驗傾斜裂隙的制作裝置，包括：

承壓裝置，包括第一水平承壓板和連接于第一水平承壓板下部且錯位設置的第二水平承壓板、活動承壓組件，所述第二水平承壓板和活動承壓組件之間轉動連接有用于使模型相似材料產生傾斜裂隙的傾斜承壓板；

角度調節裝置，包括連接于傾斜承壓板和第一水平承壓板之間的第一千斤頂、連接于活動承壓組件和第一水平承壓板之間的第二千斤頂；第一千斤頂、第二千斤頂伸縮能夠改變制作傾斜裂隙的角度。

作為進一步的實現方式，所述活動承壓組件包括活動承壓板和固定承壓板，活動承壓板一端與傾斜承壓板轉動連接，另一端與固定承壓板轉動連接。

作為進一步的實現方式，所述活動承壓板和固定承壓板通過凸起與凹槽結構配合，且所述凸起與凹槽轉動連接。

作為進一步的實現方式，所述傾斜承壓板一端與第二水平承壓板鉸接，另一端與活動承壓板鉸接。

作為進一步的實現方式，所述第一千斤頂通過活動鉸座與傾斜承壓板相連。

作為進一步的實現方式，所述傾斜承壓板的傾斜角度為20°～60°。