[發明專利]一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統及方法

在審

• 申請號: 202211386566.3
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115494223A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 王宇;易雪楓;唐譜峰;李鵬;龍大愚;楊浩男
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G09B23/40;G01N19/00;G01N25/02
• 代理公司: 北京知藝互聯知識產權代理有限公司 16137
• 代理人: 孟晨光

1.一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：包括控制裝置、凍融環境箱、振動臺、模型箱以及邊坡相似材料物理模型；

所述邊坡相似材料物理模型設置在模型箱內并內嵌設有水平光纖監測機構、垂直光纖監測機構以及補充傳感器機構，所述水平光纖監測機構、所述垂直光纖監測機構以及補充傳感器機構均與控制裝置電連接；

所述模型箱設置在振動臺上，所述振動臺設置在凍融環境箱內，所述振動臺和所述凍融環境箱均與所述控制裝置電連接。

2.根據權利要求1所述的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：所述凍融環境箱頂部設置有制冷機用于調節凍融環境箱內的溫度，所述制冷機連接的制冷管路固定在凍融環境箱內壁，所述制冷機與所述控制裝置電連接。

3.根據權利要求2所述的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：所述振動臺包括托盤、支撐彈簧、底座以及三方向六自由度振動驅動器，所述三方向六自由度振動驅動器安裝在托盤底部，所述托盤通過支撐彈簧安裝在底座上，所述底座安裝在凍融環境箱內，所述三方向六自由度振動驅動器與所述控制裝置電連接，所述托盤的頂面開設有固定槽。

4.根據權利要求1所述的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：所述水平光纖監測機構并列設置有多個，每個水平光纖監測機構包括若干并聯設置的水平光纖監測分支，所述水平光纖監測分支通過光纖連接線與所述控制裝置相連接。

5.根據權利要求4所述的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：所述垂直光纖監測機構設置有至少一個且包括若干并聯設置的垂直光纖監測分支，所述垂直光纖監測分支通過光纖連接線與所述控制裝置相連接，所述垂直光纖監測分支和所述水平光纖監測分支用于監測邊坡相似材料物理模型內的孔壓、活化變形以及溫度參數。

6.根據權利要求1所述的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統，其特征在于：所述補充傳感器機構并列設置有若干個，所述補充傳感器機構包括多個監測探頭，每個監測探頭嵌入深度不同，用于監測斷層破碎帶和坡體內部的土壓力。

7.一種基于上述權利要求1-6任意一項的一種模擬寒區采動斷層凍融活化災變的試驗系統的試驗方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟S1：根據實際測試要求制備邊坡相似材料物理模型，并在其內部預制斷層破碎帶，開挖掛幫平硐，同時在邊坡相似材料物理模型內鋪設水平光纖監測機構、垂直光纖監測機構以及補充傳感器機構；

步驟S2：將邊坡相似材料物理模型放置在模型箱內，將模型箱放置在托盤上；

步驟S3：將水平光纖監測機構、垂直光纖監測機構以及補充傳感器機構與控制裝置電連，測試上述的監測機構是否正常工作，若正常工作進行下一步，否則檢查故障原因進行修復，直到正常工作；

步驟S4：根據實際測試要求設定實時凍融溫度、凍融時長以及凍融循環次數，對邊坡相似材料物理模型進行凍融循環；

步驟S5：通過控制裝置啟動三方向六自由度振動驅動器對邊坡相似材料物理模型施加現場采集到的等效擾動應力波，并通過水平光纖監測機構、垂直光纖監測機構以及補充傳感器機構實時采集過程中的參數數據；

步驟S6：基于步驟S5中獲取的參數數據建立多元信息融合的凍融斷層活化判據，對比分析理論計算結果與實測數據。

8.根據權利要求7所述的試驗方法，其特征在于：實時邊坡相似材料物理模型采用實際測試環境相似材料和結構制成，所述模型箱為透明箱體。