【技术实现步骤摘要】
一种断层错动失稳冻融的试验系统及试验方法
[0001]本专利技术属于岩土工程
，尤其涉及一种断层错动失稳冻融的试验系统及试验方法。
技术介绍
[0002]我国寒区分布广泛，随着寒冷地区工程建设项目的不断增多，冻融灾害已经成为岩土及地下工程安全建设的突出问题。以正在修建的川藏铁路为例，工程沿线大部分路段位于海拔3000米以上的高原地区，季节性气候和昼夜温差变化都比较显著。同时，西部地区复杂的地质环境，导致川藏铁路沿途不良地质发育，断层的存在加剧了岩土体的非稳定性，因断层活动造成的岩体失稳和工程灾害频发。当前，寒区冻融环境下断层错动过程的岩体动态响应已成为工程建设关注的焦点，开展相关研究对于西部寒区复杂岩土工程的推进具有重要意义。
[0003]物理模拟试验是一种对岩土体进行缩尺模拟的室内试验方法，可以真实直观地反映工程实际情况，是研究地下工程问题常用的重要手段。相比于传统的物理模型试验，由于寒区工程涉及温度对工程结构的影响，冻融作用下的复杂性使得以往的模型试验研究无法满足冻融循环下断层失稳模型试验的需要。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种断层错动失稳冻融的试验系统，用于断层结构的物理模型模拟试验，所述物理模型包括断层上盘、断层下盘和断层破碎带，其特征在于，包括模型试验框架、压力加载系统、冻融循环系统和图像采集系统，所述压力加载系统可以对所述物理模型的水平方向和竖直方向实施应力加载，在所述物理模型水平方向的两侧各布置若干组水平加载活塞，通过加载钢板实现水平方向应力的加载传递梯度载荷，在所述物理模型竖直方向上方布置气囊，对所述气囊充气加压后通过柔性加载板实现对模型竖直方向应力的加载传递柔性荷载；在所述物理模型的断层上盘和断层破碎带的下方，分别设置有转动式活塞和柔性加载活塞，所述转动式活塞提供的变角度载荷，所述变角度载荷能够根据所述断层破碎带角度的变化而改变，从而提供沿断层破碎带倾向的剪切错动载荷；所述断层下盘下方受到位移约束钢板的固定约束。2.根据权利要求1所述断层错动失稳冻融的试验系统，其特征在于，所述压力加载系统由动力控制系统提供活塞伸缩或转动的动力。3.根据权利要求1所述断层错动失稳冻融的试验系统，其特征在于，所述气囊由气泵提供动力，通过连接的压力表可以显示和读取气囊压力，并通过阀门控制和稳定气囊压力保持恒定。4.根据权利要求1所述断层错动失稳冻融的试验系统，其特征在于，所述模型试验框架用于铺设模型试验材料，并对物理模型实施压力加载、温度控制、信息监测的结构框架。5.根据权利要求1所述断层错动失稳冻融的试验系统，其特征在于，所述冻融循环系统包括温度控制器、连接通道和恒温管路组成，所述恒温管路在铺设相似材料的过程埋设在所述物理模型中，包括了交错布置的冷冻管路和升温管路；所述冷冻管路通过输送氮气使物理模型整体降温，所述升温管路通过加热控制使物理模型温度回升至室温左右，模拟整个冻融循环过程。6.根据权利要求1所述断层错动失稳冻融的试验系统，其特征在于，所述图像采集系统，利用高速摄像机捕获试验过程图像，采用数字散斑方法分析冻融循环作用下断层破碎带及附近岩体的变形和...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯小军，王冬明，王勇，邓川，丁增，胡秦境，赵雪，李德行，刘泉霖，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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