一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同并通过螺栓连接；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在所述模型板Ⅰ上设有插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内，在所述模型板Ⅱ上设有插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在模型板Ⅰ的主体内，在所述矩形板的中心处形成有加载孔。本发明专利技术模拟了四种不同分布形式的地层，有利于观察、对比地震波在不同分布形式地层中的传播特点，有利于观察多点地震动场地效应的特征。

【技术实现步骤摘要】
一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置
本专利技术涉及一种动光弹法实验装置，特别是一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置。
技术介绍
动态光弹性实验方法是研究层状介质的波动问题的一种有效实验手段，它同静态光弹性法的基本原理一样，都利用了光弹性材料的暂时双折射性现象，当光弹材料模型板受力作用后，模型产生双折射效应，在圆偏振光场中得到代表应力场变化的等差条纹图，动态光弹性法通过等差条纹图的分布形式模拟了应力波的形态，并把所模拟的应力波在层状介质中的传播特征直观的反映出来。现阶段利用动态光弹性实验研究层状介质波动问题，尤其是对地震工程界以及岩土工程界所关注的地震波传播过程中场地效应问题时，光弹材料模型的设计往往采用两块相同材料或者不同材料的矩形光弹性材料板上下层叠连接。这种模型的设计虽然具有制作简单、能较好的观察到应力波在层状介质中传播的优点，但是由于地层中各岩(土)层分布的复杂性，这种模型无法很好地模拟地层的分布，无法观测到所模拟的地震波在复杂地层中以及在不同分布形式地层交界处传播的真实状态，也不能将所模拟的地震波在不同场地传播时的差异性进行实时的对比，另外，由于以往采用上下模型板叠放连接的结构，并且加载点位于上模型板的上边界处，往往造成应力波传播到两模型板接触的截面处时，两模型板发生微小相对位移从而对实验结果造成影响。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置能够模拟地震波在不同分布形式地层中的传播。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ上的插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ上的插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在模型板Ⅰ的主体内，所述插头Ⅰ和所述插头Ⅱ与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形；在所述矩形板的上表面上形成有以原点为圆心，以2R为半径的环槽；在所述环槽的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ上的连接板Ⅰ，所述连接板Ⅰ的下表面与所述模型板Ⅰ的下表面平齐，所述连接板Ⅰ的板厚是所述模型板Ⅰ的1/2，所述连接板Ⅰ插装在所述模型板Ⅱ的主体内，二者通过螺栓连接；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ上的连接板Ⅱ，所述连接板Ⅱ的下表面与所述模型板Ⅱ的下表面平齐，所述连接板Ⅱ的板厚是所述模型板Ⅱ的1/2，所述连接板Ⅱ插装所述所述模型板Ⅰ的主体内，二者通过螺栓连接；在所述矩形板的中心处形成有加载孔。所述环槽的横截面为半圆形。所述半圆形的半径为所述矩形板厚度的1/3。本专利技术具有的优点和积极效果是：一)该装置能够模拟地震波在四种不同分布形式地层中的传播，弥补了当前动态光弹性实验研究地震波在地层中传播问题时，模型所模拟的地层结构单一，且与实际情况存在较大差异性的缺点。二)模型装置不同区域的对接处能够模拟不同情况地层突变处的地震波形态。三)模型装置可将地震波在不同状况地层中的传播过程进行实时对比。四)两不同力学性质光弹材料模型板对接后由螺栓固定连接的结构，能够避免应力波在不同介质界面间传播时因两模型板间产生相对位移而对实验结果造成的影响；五)模型装置易于加工制作，一次实验可观测到多种现象，能够节省实验成本。综上所述，本专利技术模拟了四种不同分布形式的地层，有利于观察、对比地震波在不同分布形式地层中的传播特点，有利于观察多点地震动场地效应的特征。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的模型板Ⅰ的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为图2的侧视图。图中：1、模型板Ⅰ；11、插头Ⅰ；12、连接板Ⅰ；2、模型板Ⅱ；21、插头Ⅱ；22、连接板Ⅱ；3、环槽；4、5、螺栓；6、加载孔。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1～图4，一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ1和模型板Ⅱ2阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ1和所述模型板Ⅱ2均由光弹性材料制成，二者材质不同。以所述矩形板的中心为原点O建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ2的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ1的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ1上的插头Ⅰ11，所述插头Ⅰ11插装在所述模型板Ⅱ2的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ2上的插头Ⅱ21，所述插头Ⅱ21插装在所述模型板Ⅰ1的主体内，所述插头Ⅰ11和所述插头Ⅱ21与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形。在所述矩形板的上表面上形成有以原点O为圆心，以2R为半径的环槽3。该环槽3的半径2R由实验的视场要求确定。在所述环槽3的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ1上的连接板Ⅰ12，所述连接板Ⅰ12的下表面与所述模型板Ⅰ1的下表面平齐，所述连接板Ⅰ12的板厚是所述模型板Ⅰ1的板厚的1/2，所述连接板Ⅰ12插装在所述模型板Ⅱ的主体内，二者通过螺栓4连接。在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ2上的连接板Ⅱ22，所述连接板Ⅱ22的下表面与所述模型板Ⅱ2的下表面平齐，所述连接板Ⅱ22的板厚是所述模型板Ⅱ2的板厚的1/2，所述连接板Ⅱ22插装所述所述模型板Ⅰ的主体内，二者通过螺栓5连接。在所述矩形板的中心处形成有加载孔6，其直径根据加载装置的尺寸确定。模型板Ⅰ1和模型板Ⅱ2在不添加任何粘接剂的条件下拼接在一起，接触面紧密接触，模型板Ⅰ1和模型板Ⅱ2通过螺栓4、5连接固定，形成一个矩形整体，能够避免实验过程中两模型板间发生相对位移。上述地层模拟装置分设有四个区域，分别位于直角坐标系的四个象限内。在第一象限内应力波先经模型板Ⅰ1传播，再经模型板Ⅱ2，在第二象限内应力波经模型板Ⅱ2传播；在第三象限内应力波先经模型板Ⅱ2传播，再经模型板Ⅰ1传播；在第四象限内应力波经模型板Ⅰ1传播。在本实施例中，所述矩形板的长宽比为2:1。所述环槽3的横截面为半圆形。所述半圆形的半径为所述矩形板厚度的1/3。尽管上面结合附图对本专利技术的优选实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，其特征在于，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ上的插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ上的插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在所述模型板Ⅰ的主体内，所述插头Ⅰ和所述插头Ⅱ与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形；在所述矩形板的上表面上形成有以原点为圆心，以2R为半径的环槽；在所述环槽的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ上的连接板Ⅰ，所述连接板Ⅰ的下表面与所述模型板Ⅰ的下表面平齐，所述连接板Ⅰ的板厚是所述模型板Ⅰ的1/2，所述连接板Ⅰ插装在所述模型板Ⅱ的主体内，二者通过螺栓连接；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ上的连接板Ⅱ，所述连接板Ⅱ的下表面与所述模型板Ⅱ的下表面平齐，所述连接板Ⅱ的板厚是所述模型板Ⅱ的1/2，所述连接板Ⅱ插装所述所述模型板Ⅰ的主体内，二者通过螺栓连接；在所述矩形板的中心处形成有加载孔。...

【技术特征摘要】
1.一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，其特征在于，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板Ⅰ上的插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板Ⅱ上的插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在所述模型板Ⅰ的主体内，所述插头Ⅰ和所述插头Ⅱ与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形；在所述矩形板的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳国环，高云起，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12