黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱制造技术

本发明专利技术提供黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，解决了现有的错动模型箱试验装置，只能够进行固定角度且单方向的错动模拟的问题。包括底座，底座顶部的左右两端均放置有试验箱，试验箱均由底板、矩形侧板和两个呈直角梯形的调节侧板组成，每个调节侧板的倾斜面上向其内部均开有错动扇形槽，每个错动扇形槽的内部均放置有错动扇形板，底座前后两侧面的中部均转动有调节摆杆，每个调节摆杆的左右两侧均开有错动槽，每个错动槽内均前后滑动安装有错动滑轨，每个错动调节板靠近摆动杆的一端均竖向滑动安装在对应的错动滑轨的内部。本发明专利技术中的两个试验箱之间的错动角度能够得到改变，能够进行不同角度方向的错动作用模拟试验。行不同角度方向的错动作用模拟试验。行不同角度方向的错动作用模拟试验。

【技术实现步骤摘要】
黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱


[0001]本专利技术涉及隧道模拟
，具体是黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱。

技术介绍

[0002]断层是一种地壳岩层因受地壳运动产生的压力或张力超过本身的强度而发生破裂，并沿破裂面发生相对移动的地质构造，断层大小不一、规模不等，断层带上往往岩石破碎，断层由断层面和断盘构成，断层面是岩块发生相对位移的破裂面，位于断层面之上的称为上盘，断层面之下的称为下盘，依据上下盘相对运动方式的不同，分为顷滑断层、走滑断层及斜向滑动断层。
[0003]岩块相对摩擦滑动有蠕滑和黏滑两种基本形式，黏滑错动是一种不稳定滑动，表现为断层上、下盘突发性的大变形错动，是造成跨断层地下结构破坏的主要因素。
[0004]目前，我国很多城市正在大规模地进行地铁建设，但是诸如北京、乌鲁木齐及太原等都位于高烈度区，由于城市地铁工程走向取决于城市交通功能的需求，因此将不可避免地穿越活动断裂带，如北京地铁12号线穿过南口
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孙河断裂带、黄庄
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高丽营断裂带、南苑
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通县断裂带，天津地铁滨海新区B1线一期金林道站
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天津大道站区间隧道穿越海河断裂带，乌鲁木齐地铁1号线穿越九家湾、雅玛里克及西山等多个活动断裂带，太原地铁2号线穿越新城
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亲贤断裂带等，跨活动断裂带隧道在断层黏滑错动作用下会遭受极大地损害和破坏，因此，通过模型试验平台，研究断层错动作用下真实反映隧道衬砌结构的破坏机制，成为丞待解决的关键问题。
[0005]目前，国内现有的错动模型箱试验装置，只能够进行固定角度且单方向的错动模拟，且各实验模型箱中均采用千斤顶或液化系统加载装置，使得该实验加载装置只能以固定速率沿某一方向运动，无法模拟断层往复错动和运动速率的变化。
[0006]因此，本专利技术提供黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提供黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，有效的解决了现有的错动模型箱试验装置，只能够进行固定角度且单方向的错动模拟，且各实验模型箱中均采用千斤顶或液化系统加载装置，使得该实验加载装置只能以固定速率沿某一方向运动，无法模拟断层往复错动和运动速率的变化的问题。
[0008]黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，包括底座，所述底座顶部的左右两端均放置有顶部开口且相互靠近的一侧开口的试验箱，每个所述试验箱均由底板、矩形侧板以及两个呈直角梯形的调节侧板组成，两个所述底板分别放置在底座顶部的左右两端，每个所述矩形侧板分别固定连接在两个底板相互远离的一端上，每两个调节侧板分别固定连接在底板的前后两端且其直角边与矩形侧板之间固定连接，两个所述矩形侧板之间贯穿并固定有隧道模型；每个所述调节侧板的倾斜面上向其内部均开有呈扇形的错动扇形槽，每个所述错
动扇形槽的内部均同轴滑动放置有呈扇形的错动扇形板，所述底座前后两侧面的中部均开有摆动槽，每个所述摆动槽内均转动安装有位于底座上方的调节摆杆，两个所述调节摆杆之间同轴固定连接有摆杆轴，每个所述调节摆杆的左右两侧均开有错动槽，每个所述错动槽内均前后滑动安装有横截面呈“U”型的错动滑轨，每个所述错动滑轨的前后两侧面与错动槽的前后内壁之间连接有多个错动弹簧，每个所述错动调节板靠近摆动杆的一端均竖向滑动安装在对应的错动滑轨的内部；每个所述调节侧板朝向底座外侧的一面上均开有与错动扇形槽贯通且呈弧形的错动定位槽，每个所述错动调节板的侧面上均固定连接有位于对应的错动定位槽内部的定位螺栓，每个所述定位螺栓上均螺纹连接有定位螺套，每个所述调节侧板的侧面上均开有多个均匀分布于错动定位槽两侧的定位孔，每个所述定位螺套面向调节侧板的一面上同轴转动连接有定位环，每个所述定位环上均连接有两个定位销，所述底座的内部安装有位于两个试验箱下方的错动驱动装置。
[0009]优选的，所述摆杆轴的前端同轴固定连接有摆杆蜗轮，所述底座的前侧面上固定安装有摆杆电机，所述摆杆电机的转动轴上固定连接有与摆杆蜗轮啮合的摆杆蜗杆。
[0010]优选的，所述底座的顶部开有两个分别位于两个底板相互靠近一端的下方的防漏槽，两个所述防漏槽内均上下滑动安装有防漏板，每个所述防漏板的底部与防漏槽的底部之间均连接有防漏弹簧，每个所述调节侧板与底座之间均固定连接有复位拉簧。
[0011]优选的，所述底座的顶部开有两个分别位于两个底板下方的驱动槽，每个所述驱动槽的前后侧面之间均转动安装有错动凸轮轴，每个所述底板的底部固定连接有两个限位板，所述错动凸轮轴上同轴滑动安装有两个位于两个限位板之间的错动凸轮，所述错动凸轮轴的前端贯穿底座与固定安装在底座前侧面上的凸轮电机连接。
[0012]优选的，每个所述驱动槽的前后侧面之间均转动安装有位于错动凸轮轴下方的往复驱动轴，所述往复驱动轴上同轴固定安装有往复杆，所述往复杆的外表面上开有往复螺旋槽，每个所述驱动槽的左右两侧面上均开有往复滑槽，两个所述往复滑槽之间滑动安装有位于两个错动凸轮之间的往复滑板，所述往复滑板的底部固定连接有位于往复螺旋槽内的往复销，所述往复驱动轴的前端贯穿底座与固定安装在底座前侧面上的往复电机连接。
[0013]优选的，两个所述矩形侧板的中部均贯穿有隧道安装孔，两个所述隧道安装孔的内侧面上安装有气囊，两个所述矩形侧板朝向底座外侧的一面上均固定安装有与隧道安装孔同轴的夹持环，所述夹持环的内外侧面之间贯穿并螺纹连接有多个加持螺栓，每个所述加持螺栓位于夹持环内部的一端均转动连接有夹持橡胶球，所述隧道模型处于多个夹持橡胶球之间。
[0014]黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱的使用方法为：a.隧道模型固定：将隧道模型从两个夹持环之间穿过，并使用多个加持螺栓对隧道模型进行夹持固定，然后对两个气囊进行充气，使得气囊对隧道模型外侧进行密封；b.调节错动作用模拟试验的角度：转动四个定位螺套使得多个定位销均与定位孔分离，启动摆杆电机带动摆杆蜗杆和摆杆蜗轮转动对两个调节摆杆的角度进行调节，两个调节摆杆摆动时，能够带动其中两个错动扇形板向对应的两个错动扇形槽内部收缩，另外两个错动扇形板则从对应的两个错动扇形槽内部滑出，调节摆杆的角度调节完毕后，转动四个定位螺套使得多个定位销再次插入对应的定位孔内进行固定，然后可向两个试验箱内
部填充模拟隧道围岩的材料，模拟围岩材料为河砂和锯末按照5:1的比例制作；c.竖向错动作用模拟试验的驱动：上述工作准备完毕后，可开启一侧的凸轮电机带动两个错动凸轮转动，两个错动凸轮转动时能够对位于其上方的试验箱提供向上且连续的推力（此试验箱模拟断层上盘，可活动，另一个试验箱模拟断层下盘，不活动），试验箱受到向上的推力时能够带动两个错动扇形板在两个错动滑轨内沿着错动滑轨的方向滑动进行错动，从而实现隧道竖向错动作用的模拟试验；c. 横向错动作用模拟试验的驱动：可开启一侧的往复电机带动往复杆转动，往复杆转动时能够通过往复螺旋槽带动往复销和往复滑板前后移动，从而带动两个错动凸轮在错动凸轮轴上前后移动，两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）顶部的左右两端均放置有顶部开口且相互靠近的一侧开口的试验箱（2），每个所述试验箱（2）均由底板（201）、矩形侧板（202）以及两个呈直角梯形的调节侧板（203）组成，两个所述底板（201）分别放置在底座（1）顶部的左右两端，每个所述矩形侧板（202）分别固定连接在两个底板（201）相互远离的一端上，每两个调节侧板（203）分别固定连接在底板（201）的前后两端且其直角边与矩形侧板（202）之间固定连接，两个所述矩形侧板（202）之间贯穿并固定有隧道模型（01）；每个所述调节侧板（203）的倾斜面上向其内部均开有呈扇形的错动扇形槽（3），每个所述扇形槽（3）的内部均同轴滑动放置有呈扇形的错动扇形板（4），所述底座（1）前后两侧面的中部均开有摆动槽（5），每个所述摆动槽（5）内均转动安装有位于底座（1）上方的调节摆杆（6），两个所述调节摆杆（6）之间同轴固定连接有摆杆轴（7），每个所述调节摆杆（6）的左右两侧均开有错动槽（8），每个所述错动槽（8）内均前后滑动安装有横截面呈“U”型的错动滑轨（9），每个所述错动滑轨（9）的前后两侧面与错动槽（8）的前后内壁之间连接有多个错动弹簧（10），每个所述错动调节板（4）靠近摆动杆（5）的一端均竖向滑动安装在对应的错动滑轨（9）的内部；每个所述调节侧板（203）朝向底座（1）外侧的一面上均开有与错动扇形槽（3）贯通且呈弧形的错动定位槽（11），每个所述错动调节板（4）的侧面上均固定连接有位于对应的错动定位槽（11）内部的定位螺栓（12），每个所述定位螺栓（12）上均螺纹连接有定位螺套（13），每个所述调节侧板（203）的侧面上均开有多个均匀分布于错动定位槽（11）两侧的定位孔（14），每个所述定位螺套（13）面向调节侧板（203）的一面上同轴转动连接有定位环（15），每个所述定位环（15）上均连接有两个定位销（16），所述底座（1）的内部安装有位于两个试验箱（2）下方的错动驱动装置。2.根据权利要求1所述的黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，其特征在于，所述摆杆轴（7）的前端同轴固定连接有摆杆蜗轮（17），所述底座（1）的前侧面上固定安装有摆杆电机（18），所述摆杆电机（18）的转动轴上固定连接有与摆杆蜗轮（17）啮合的摆杆蜗杆（19）。3.根据权利要求2所述的黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，其特征在于，所述底座（1）的顶部开有两个分别位于两个底板（201）相互靠近一端的下方的防漏槽（20），两个所述防漏槽（20）内均上下滑动安装有防漏板（21），每个所述防漏板（21）的底部与防漏槽（20）的底部之间均连接有防漏弹簧（22），每个所述调节侧板（203）与底座（1）之间均固定连接有复位拉簧（23）。4.根据权利要求3所述的黏滑断层隧道错动作用模拟试验箱，其特征在于，所述错动驱动装置，包括底座（1）的顶部开设的两个分别位于两个底板（201）下方的驱动槽（24），每个所述驱动槽（24）的前后侧面之间均转动安装有错动凸轮轴（25），每个所述底板（201）的底部固定连接有两个限位板（26），所述错动凸轮轴（25）上同轴滑动安装有两个位于两个限位板（26）之间的错动凸轮（27），所述错动凸轮轴（25）的前端贯穿底座（1）与固定安装在底座（1）前侧面上的凸轮电机（28）连接。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金秀，王道远，田小路，崔光耀，宋青波，康华，张奇，吕孟伟，孙梁，张红强，刘炳华，闫军，郝晓龙，李现者，章浩天，
申请(专利权)人：中铁十六局集团第四工程有限公司北方工业大学河北省交通规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：