一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统技术方案

本发明专利技术公开一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，包括：纵向压力组件，横向压力组件，智能集成系统，滑轨和滑车；所述滑车上设置有所述模具及所述横向压力组件；图像采集装置设置于滑轨一侧，用于观测模具内应变场数据。本发明专利技术通过纵向压力组件和横向压力组件实现载荷控制，通过图像采集装置监测模具内变形场变化；将模具置于横向压力组件内，并将模具置于滑车上，通过滑车与滑轨实现模具的位置调节；通过安装在横向压力组件上的智能集成系统实现模具制备；本发明专利技术主要面向类岩体材料的试样构件，为锁固型走滑断裂局部应力场演化及其断裂活动性研究提供了一种操作简便、集成度高、人为干扰少的试验系统。人为干扰少的试验系统。人为干扰少的试验系统。

【技术实现步骤摘要】
一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统


[0001]本专利技术涉及工程岩体物理模拟
，特别是涉及一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统。

技术介绍

[0002]走滑断裂是与大地震关系最紧密的构造形迹。在实际地质作用中，走滑断裂的形成与构造应力密切相关，而构造应力的作用导致断裂面及紧邻的两盘岩体发生变形乃至错动，不同的运动方式对断层局部应力状态所造成的影响结果不同，进而派生出不同的断裂局部应力场。断层局部应力状态的变化与断裂的活动性又密切相关，从断裂活动性研究考虑，在地质组构上将断裂概化为断裂面及其两盘岩体，按力学行为进一步将断裂区分为具有不同力学属性的蠕滑段和锁固段，深入研究走滑断裂锁固单元(蠕滑段+锁固段+蠕滑段)对构造应力作用的响应过程和力学行为，构建反映活动断裂力学特性的概化模型，研究走滑断裂对构造应力作用的响应规律，揭示断裂活动的关键物理力学过程，全面认识走滑断裂局部应力场演化的影响因素，分析断裂局部应力场相对于构造应力场偏转对各影响因素的敏感性，建立走滑断裂活动性判据，更好地服务于防灾减灾监测预警的重大需求，对区域地壳稳定性评价具有重要的理论意义和实用价值。
[0003]在断裂应力场研究中通常采用理论分析、数值模拟以及物理模拟等研究方法，而物理模拟实验可将漫长地质时代中形成的某一构造形迹在符合实际地质背景的实验室条件下再现其演化过程，从而揭示地质体局部应力场在构造应力作用下的变化规律和机理，对于锁固型走滑断裂局部应力场演化及断裂活动性研究具有重要意义。目前已有一些对走滑断裂进行物理模拟的试验装置。例如专利CN201383278Y，该专利是一种将已经做好的断层试样进行地震模拟演示，但其无法体现构造应力加载场的多向加载过程。又例如专利CN206312488U，运用物理模拟方式，实现了走滑断层形成过程的可视化模拟，但无法对既有走滑断层进行提前预制并模拟其加载破裂过程。又例如专利CN1128579398，实现了试件制备及试验加载的一体化，但操作较复杂，需要大量人力辅助装置工作，且只能制作土体的试样构件，无法制作类岩体材料的试样。
[0004]因此，亟需设计一种可以实现集成度高、智能化的锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现一体化、智能化的物理模拟试件制备及试验加载，通过计算机监测，机械臂辅助操作装置即可完成锁固型走滑断裂物理模拟试验过程中试件的制备与试验加载，本专利技术主要面向类岩体材料的试样构件，为锁固型走滑断裂局部应力场演化以及断裂活动性研究提供了一种操作简便、集成度高、人为干扰少的的试验系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种锁固型走滑断裂局部
应力场演化的物理模拟系统，包括：
[0007]纵向压力组件，所述纵向压力组件安装于纵向支撑框架上；
[0008]横向压力组件，所述横向压力组件内安装有模具；
[0009]智能集成系统，所述智能集成系统在所述横向压力组件上滑动设置；
[0010]滑轨，所述滑轨限定于所述纵向支撑框架下方；所述滑轨上滑动设置有所述滑车；所述滑车上设置有所述模具及所述横向压力组件；
[0011]图像采集装置，所述图像采集装置设置于所述滑轨一侧，用于观测所述模具内应变场数据。
[0012]所述纵向压力组件还包括纵向作动机和纵向加压板；所述纵向支撑框架顶部横梁中部固定安装有所述纵向作动机；所述纵向作动机输出端固定安装有所述纵向加压板；所述纵向加压板水平设置。
[0013]所述横向压力组件包括两横向支撑板，两所述横向支撑板平行设置且两所述横向支撑板四角部通过连接杆固定连接；所述模具设置于两所述横向支撑板之间；
[0014]两所述横向支撑板上的两相对侧壁均固定安装有液压升降机；两侧所述液压升降机置于所述滑轨两侧；任一所述横向支撑板上还安装有固定螺栓，所述横向压力组件通过所述固定螺栓固定安装在所述滑车的定位螺孔上；
[0015]一所述横向支撑板上安装有横向作动机，所述横向作动机的输出端安装有旋转辅助板；所述模具一侧端面通过定位螺栓与所述旋转辅助板螺纹安装；
[0016]另一所述横向支撑板侧壁上安装有从动旋转器，且该述横向支撑板顶面开设有滑槽，所述滑槽上滑动设置有所述智能集成系统；所述从动旋转器设置于伸缩耦合器内，所述伸缩耦合器通过控制电机伸出或收入所述从动旋转器内。
[0017]所述模具为立方体结构，所述模具一侧通过所述定位螺栓固定安装在所述旋转辅助板；所述模具另一相对侧中部开设有定位槽，所述定位槽与所述伸缩耦合器耦合。
[0018]所述横向压力组件还包括横向加压板；所述横向加压板与所述旋转辅助板可替换设置。
[0019]所述智能集成系统包括滑动装置，伸缩机械臂，集成中枢，伸缩拉力杆，观测器，洒水器和振捣棒；
[0020]所述滑动装置底部沿所述滑槽水平滑移；所述滑动装置顶面安装有一所述伸缩机械臂；所述伸缩机械臂设置有至少两个，且所述伸缩机械臂之间彼此连接，实现方向转化；一所述伸缩机械臂的活动端与所述集成中枢一侧固定连接；所述集成中枢内安装有所述观测器和洒水器；所述观测器和洒水器均朝向所述模具顶面设置；所述集成中枢底面中心可替换传动连接有所述伸缩拉力杆或振捣棒；所述洒水器与所述集成中枢内水箱连通。
[0021]所述滑轨两侧形成有轨道；两侧所述轨道上均设置有滑动挡块；所述滑动挡块上开设有限位螺孔；一螺栓贯穿所述限位螺孔与所述轨道上开设的限定螺孔实现所述滑动挡块的限位。
[0022]所述滑车上开设有用于放置所述横向压力组件的安装槽；所述安装槽一侧开设有定位螺孔，所述定位螺孔用于固定所述横向压力组件；所述滑车上安装有滑轮，所述滑车通过滑轮在所述轨道上滑动。
[0023]所述滑车底面固定安装有至少一个液压支撑柱；所述液压支撑柱与所述滑轨上开
设的卡位槽对应配合。
[0024]所述图像采集装置包括图形采集器；所述图形采集器安装在支架上。
[0025]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过纵向压力组件和横向压力组件实现载荷控制，通过图像采集装置监测模具内应力场变化；将模具置于横向压力组件内，并将模具置于滑车上，通过滑车与滑轨实现模具的位置调节；通过安装在横向压力组件上的智能集成系统实现模具制备；本专利技术主要面向类岩体材料的试样构件，为锁固型走滑断裂局部应力场演化以及断裂活动性研究提供了一种操作简便、集成度高、人为干扰少的试验系统。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为整体结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，其特征在于，包括：纵向压力组件(1)，所述纵向压力组件安装于纵向支撑框架(11)上；横向压力组件(4)，所述横向压力组件内安装有模具(3)；智能集成系统(2)，所述智能集成系统(2)在所述横向压力组件(4)上滑动设置；滑轨(5)，所述滑轨(5)限定于所述纵向支撑框架(11)下方；所述滑轨(5)上滑动设置有所述滑车(6)；所述滑车(6)上设置有所述模具(3)及所述横向压力组件(4)；图像采集装置(7)，所述图像采集装置(7)设置于所述滑轨(5)一侧，用于观测所述模具(3)内应变场数据。2.根据权利要求1所述的一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，其特征在于：所述纵向压力组件还包括纵向作动机(12)和纵向加压板(13)；所述纵向支撑框架(11)顶部横梁中部固定安装有所述纵向作动机(12)；所述纵向作动机(12)输出端固定安装有所述纵向加压板(13)；所述纵向加压板(13)水平设置。3.根据权利要求1所述的一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，其特征在于：所述横向压力组件(4)包括两横向支撑板，两所述横向支撑板平行设置且两所述横向支撑板四角部通过连接杆固定连接；所述模具(3)设置于两所述横向支撑板之间；两所述横向支撑板上的两相对侧壁均固定安装有液压升降机(41)；两侧所述液压升降机(41)置于所述滑轨(5)两侧；任一所述横向支撑板上还安装有固定螺栓(47)，所述横向压力组件(4)通过所述固定螺栓(47)固定安装在所述滑车(6)的定位螺孔(62)上；一所述横向支撑板上安装有横向作动机(42)，所述横向作动机(42)的输出端安装有旋转辅助板(43)；所述模具(3)一侧端面通过定位螺栓(32)与所述旋转辅助板(43)螺纹安装；另一所述横向支撑板侧壁上安装有从动旋转器(45)，且该述横向支撑板顶面开设有滑槽(46)，所述滑槽(46)上滑动设置有所述智能集成系统(2)；所述从动旋转器(45)设置于伸缩耦合器(44)内，所述伸缩耦合器(44)通过控制电机伸出或收入所述从动旋转器(45)内。4.根据权利要求3所述的一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，其特征在于：所述模具(3)为立方体结构，所述模具(3)一侧通过所述定位螺栓(32)固定安装在所述旋转辅助板(43)；所述模具(3)另一相对侧中部开设有定位槽(31)，所述定位槽(31)与所述伸缩耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏博，苏占东，马建力，宋海军，孙进忠，周思哲，牛耀，夏京，王伟，王磊，张明磊，叶向东，刘飞，吴端聪，
申请(专利权)人：防灾科技学院，
类型：发明
国别省市：