一种模拟岩土体正逆断层运动的试验装置及方法制造方法及图纸
Experimental device and method for simulating positive and negative faulting of rock and soil mass
Test device and method of the invention discloses a method for simulation of rock and soil are reverse fault movement, the device comprises a frame, a model box and guiding device; frame camera device and displacement measurement device; the bottom of model box by the hanging wall and footwall footwall which is fixed on the beam, and on the right wall of model box fixed connection and keep the space and the anterior and posterior wall; the guiding device comprises a model box side guide device and the bottom plate guiding device; the guide device comprises a guide plate and an adjustable guide member, the guide plate comprises upper lobe and lower lobe, left upper lobe and the upper end is fixedly connected, and the footwall leaves under rotating connection, the other the end part is fixedly connected with the adjustable guide; adjustable telescopic guide member along the horizontal direction, driven by the leaves along the footwall to rotate, so as to drive the upper lobe along the syncline above the sliding leaf. The invention can accurately measure the deformation of the soil body, reproduce the soil expansion and rupture in the whole process and rapidly dismount the soil body in the box, thereby saving the test cost and improving the work efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种模拟岩土体正逆断层运动的试验装置及方法
本专利技术涉及岩土工程领域的模型试验装置，具体地说，涉及一种模拟岩土体正逆断层运动的试验装置及方法。
技术介绍
我国地处环太平洋与喜马拉雅山火山地震带，活断层广泛分布，地壳运动较为活跃，近年来更是呈现出地震高发状态。随着国家城镇化的不断推进，在城市规划设计中，地下管道(给排水及输电)、地铁及隧道等工程线路很难完全避开活断层，特别是多山和多丘陵地区。地震作用通常会诱发活断层的错动运动，导致上覆土体破裂，造成上述地下基础设施及地表建筑物的破坏，给城市人民的生命和财产安全带来重大隐患。因此，模拟断层的错动运动，分析错动引起的上覆土体变形和破坏过程，对于城市地下基础设施的选址、设计及施工，具有重要的指导意义和参考价值。断层错动的研究手段主要有震后调查、数值模拟和模型试验。其中，震后调查无法真实再现断层错动导致的上覆土体破裂扩展过程；数值模拟构建的计算模型比较理想化，与真实断层错动相比具有较大偏差；模型试验能够更加真实可靠的再现断层错动作用下的上覆土体破裂、扩展过程。模型试验的操作环境通常分为常重力和超重力两类，后者通过缩尺模型能...
【技术保护点】
一种模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：包括框架、模型箱和导向装置等。所述框架由竖向柱(1)、横梁(2)和水平板(3)连接而成，竖向柱(1)下端固定于水平板(3)上，上部与各个横梁(2)焊接构成模型箱框架；框架左侧上部横梁(2)安装摄像装置(5)，后侧上部横梁(2)安装位移量测装置(6)，二者共同记录错动过程中土层(7)上表面的变形。所述模型箱包括前壁(8)、后壁(23)、左壁(24)、右壁(9)及底板，上部开口无封闭；左壁(24)利用合页结构(25)实现开闭功能，便于试验后土层(7)卸除；底板由上盘(10)和下盘(11)构成，下盘(11)固定于横梁(2)上，上盘...
【技术特征摘要】
1.一种模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：包括框架、模型箱和导向装置等。所述框架由竖向柱(1)、横梁(2)和水平板(3)连接而成，竖向柱(1)下端固定于水平板(3)上，上部与各个横梁(2)焊接构成模型箱框架；框架左侧上部横梁(2)安装摄像装置(5)，后侧上部横梁(2)安装位移量测装置(6)，二者共同记录错动过程中土层(7)上表面的变形。所述模型箱包括前壁(8)、后壁(23)、左壁(24)、右壁(9)及底板，上部开口无封闭；左壁(24)利用合页结构(25)实现开闭功能，便于试验后土层(7)卸除；底板由上盘(10)和下盘(11)构成，下盘(11)固定于横梁(2)上，上盘(10)与右壁(9)固定连接且与前壁(8)、后壁(23)保持空隙，上盘(10)的底面与水平板(3)间安装加载设备(12)，为正/拟断层错动提供动力。所述导向装置包括模型箱侧向导向装置和底板导向装置；模型箱侧向导向装置包括至少一个导向设备(22)，导向设备(22)安装于模型箱的右壁(9)和框架右壁(13)之间，包括静止导向块(27)、滑动装置(29)、直线型滑动轨道(26)、扇形可调导向块(28)和固定板(30)，固定板(30)右侧固定于框架右壁(13)，扇形可调导向块(28)左侧圆心处铆接于固定板(30)，右侧弧形边缘处开设穿透圆弧轨并插入螺钉连接于固定板(3)(0)，下侧与直线型滑动轨道(26)固定在一起，静止导向块(27)锚固于模型箱的右壁(9)，并通过滑动装置(29)连接直线型滑动轨道(26)，转动扇形可调导向块(28)使其上直线型滑动轨道(26)倾角与错动倾角一致，即可控制模型箱的右壁(9)沿直线型滑动轨道(2)(6)向斜上方错动。底板导向装置包括导向板和可调节导向部件，导向板包括上叶(17)和下叶(18)，上叶(17)与上盘(10)左端固定连接，下叶(18)一端与下盘(11)转动连接，另一端与可调节导向部件固定连接，上叶(17)置于下叶(18)上表面；可调节导向部件沿水平方向伸缩，带动下叶(18)沿下盘(11)转动，从而带动上叶(17)沿下叶(18)向斜上方滑动。2.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：长度方向的模型箱框架底部的横梁(2)肋部与水平板(3)间增设竖向支撑(4)。3.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：所述模型箱侧向导向装置包括2n个导向设备(22)，以n行2列安装在模型箱的右壁(9)和框架右壁(13)之间。4.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：所述模型箱的前壁(8)为透明钢化玻璃板，透明钢化玻璃板上布置若干阵列式排布的圆形黑色实心PIV技术控制点(14)，追踪土层(7)的变形，模型箱的前壁(8)正前方摆放高分辨率相机，相机固定在三脚架底座，按一定时间间隔拍照记录断层错动引起的土体破裂过程。5.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：上盘(10)与前壁(8)、后壁(23)之间的空隙采用土工布(15)和凡士林密封，上盘(10)和下盘(11)交界处铺设一层聚乙烯薄膜(16)，聚乙烯薄膜(16)通过凡士林粘附于上盘(10)表面。6.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：可调节导向部件包括L型三角板(19)、钢管(20)和螺纹杆(21)，L型三角板(19)垂直焊接于底板下部横梁(2)上；钢管(20)分为两段，水平放置，内部设螺纹；第一段左端固定于L型三角板(19)右侧，螺纹杆(21)左端旋入第一段内，右端旋入第二段内，第二段另一端与下叶(18)固定连接。7.根据权利要求1所述的模拟岩土体正逆断层运动的试验装置，其特征在于：位移量测装置(6)包括固定杆、线性位移传感器、直流式稳压电源和水平标定板，固定杆将线性位移传感器固定于框架后侧上部横梁(2)，水平标定板固定于模型箱的右壁(9)上部，线性位移传感器与直流稳压电源连接，另一端竖向探头与水平标定板接触，错动时水平标定板随模型箱的右壁(9)一起运动，探头与之作用力变化引起线性位移传感器电压读数的改变，进而可转换为上盘(10)的竖向...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌道盛，胡成宝，石吉森，徐泽龙，巩师林，张吉晗，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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