一种断裂带错动双台阵模拟试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种断裂带错动双台阵模拟试验系统及方法，所述系统包括：第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构、固定基座、伺服控制系统、试验岩土体。本发明专利技术可快速识别路基表面伤损裂缝及断层上覆路基、地基位移场与应变场，揭示不同类型活动断裂带沿不同方向、不同角度、不同速率的错动时铁路路基、地基纵横向挤压、剪切变形规律，增强了断裂带错动室内试验装置的通用性，减少试验人员的人力支出，节省试验时间成本。节省试验时间成本。节省试验时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种断裂带错动双台阵模拟试验系统及方法


[0001]本专利技术属于铁路抗震
，具体涉及一种断裂带错动双台阵模拟试验系统及方法。

技术介绍

[0002]断裂带错动室内模型试验是国内外研究近断层铁路路基伤损演化规律的主要手段之一。现场近断层铁路路基下伏活动断裂带类型、错动方式各异。目前室内试验一般通过在断层错动盘底部或侧面设置可控制加载速率的伺服电机或液压千斤顶的方式进行加载，只能模拟某一种产状断层的倾滑错动或走滑错动，无法在一套试验系统上针对不同类型的活动断裂带开展研究，此外，国内外针对断裂带错动对铁路路基变形发展影响的试验方法研究仍不全面，因此，建立一套断裂带错动双台阵模拟试验方法，将为评估近断层铁路路基长期服役状态提供支撑。
[0003]参见附图1所示，现有断裂带错动模型试验系统由模型箱、导向模块、加载系统等组成。模型箱四周为透明玻璃，便于观察断层错动引起的岩土体伤损破裂过程。模型箱底部由两块刚性底板构成，左侧为固定底板，右侧底板与模型箱右侧壁连成整体，在试验过程中可沿导向模块所设置角度错动。两块底板交界位置即为模型断层的错动面。加载系统由伺服电机或液压千斤顶构成，位于断层错动盘下方，并固定在底座上。在伺服电机或液压千斤顶带动下，错动盘产生位移，断裂带发生错动。试验过程中，通过肉眼和直尺观察并测量路基表面裂缝损伤分布情况。
[0004]上述现有技术存在如下的缺陷：（1）现有断层错动试验装置的通用性不足。断层两侧基岩为断层的固定盘与错动盘，工程现场断裂带类型众多，根据固定盘与错动盘相对运动方式的不同，可将断层分为倾滑断层（正断层、逆断层）、走滑断层（左旋走滑断层、右旋走滑断层）、斜滑断层（左旋正断层、左旋逆断层、右旋正断层、右旋逆断层）、张裂断层等。传统的断层错动模型试验装置受限于液压千斤顶或伺服电机所在位置及加载方向，一套试验装置只能模拟某一方向的断层错动，无法模拟诸如斜滑断层这类既有走滑分量又有倾滑分量的断层运动。其次，工程现场活动断裂带产状各异，不同活动断裂带的倾角均有差别，一套传统断层错动试验装置只能模拟某一种固定角度的断层错动。（2）针对断裂带错动对铁路路基伤损演化规律试验方法研究不够深入。现有技术试验方法多针对断裂带错动诱发上覆土层变形方面，针对断裂带错动对近断层铁路路基影响的试验方法研究较少且不够深入，现有技术试验方法无法全面细致刻画不同类型、不同产状、不同运动速率断裂带错动下近断层铁路路基变形伤损扩展演化规律。在采用传统的常速仿真方式下，仿真系统各节点需要等待真实时钟的时间向前推移，由此产生较多的时间冗余空费，仿真效率极其低下；部分可支持快速仿真的分布式系统，并未考虑各仿真子节点之间的数据交互和业务逻辑同步问题，易出现业务紊乱和时序错误的问题。
[0005]如何克服现有技术的上述缺陷，实现断裂带错动方式、错动速率、倾角多参数可调，可针对不同类型的活动断裂带开展试验，成为本
亟待解决的课题。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种断裂带错动双台阵模拟试验系统及方法，具体采用如下技术方案：一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，所述系统包括：第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构、固定基座、伺服控制系统、试验岩土体；所述第一平台、第二平台分别连接所述第一平台驱动机构、第二平台驱动机构，所述第一平台驱动机构、第二平台驱动机构分别与所述伺服控制系统连接，在所述伺服控制系统控制下运动；所述固定基座包括不规则的内部空腔，所述第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构安装在所述内部空腔内进一步，所述第一平台驱动机构包括2个X向第一液压作动器、1个Y向第一液压作动器、3个Z向第一液压作动器；所述X向第一液压作动器的动作方向沿着水平的X方向设置，用于驱动所述第一平台沿着X方向移动；所述Y向第一液压作动器的动作方向沿着水平的Y方向设置，用于驱动所述第一平台沿着Y方向移动；所述Z向第一液压作动器的动作方向沿着竖直的Z方向设置，用于驱动所述第一平台沿着Z方向移动；所述第二平台驱动机构包括2个X向第二液压作动器、1个Y向第二液压作动器、3个Z向第二液压作动器；所述X向第二液压作动器的动作方向沿着水平的X方向设置，用于驱动所述第二平台沿着X方向移动；所述Y向第二液压作动器的动作方向沿着水平的Y方向设置，用于驱动所述第二平台沿着Y方向移动；所述Z向第二液压作动器的动作方向沿着竖直的Z方向设置，用于驱动所述第二平台沿着Z方向移动；所述X方向、Y方向、Z方向彼此垂直。
[0007]进一步，所述2个X向第一液压作动器彼此之间差动运动，用于驱动所述第一平台绕Z方向轴线转动；所述2个X向第二液压作动器彼此之间差动运动，用于驱动所述第二平台绕Z方向轴线转动。
[0008]进一步，所述固定基座包括不规则的内部空腔，所述第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构安装在所述内部空腔内，并且所述第一平台驱动机构与所述第一平台以及与所述内部空腔的内壁之间、所述第二平台驱动机构与所述第二平台以及与所述内部空腔的内壁之间，均通过INA关节轴承连接；所述INA关节轴承的旋转角度为
±
30
°
，摆动角度为
±8°
，扭转角度为
±8°
。
[0009]进一步，所述2个X向第一液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第一平台、所述内部空腔的内壁；所述2个X向第二液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第二
平台、所述内部空腔的内壁；所述3个Z向第一液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第一平台、所述内部空腔的内壁；所述3个Z向第二液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第二平台、所述内部空腔的内壁。
[0010]进一步，所述第一平台、第二平台的台面尺寸为1.5m
×
3m，共同最大承载能力为3000kg，台面最大位移为X向
±
150mm、Y向
±
150mm、Z向
±
150mm，台面最大速度为X向
±
0.75m/s、Y向
±
0.75m/s、Z向
±
0.66m/s，台面最大加速度为X向
±
1.2g、Y向
±
1.2g、Z向
±
1.0g。
[0011]本专利技术还涉及一种断裂带错动双台阵模拟试验方法，所述方法用于如上所述的断裂带错动双台阵模拟试验系统，所述方法包括：利用所述伺服控制系统，控制所述第一平台驱动机构、第二平台驱动机构的各个液压作动器动作；驱动所述第一平台、第二平台运动，从对所述岩土体的断层错动盘施加不同方向、不同角度、不同速度的位移荷载，实现试验模拟；所述试验模拟的类型具体包括：倾滑断层模拟、走滑断层模拟、斜滑断层模拟、张裂断层模拟。
[0012]进一步，所述倾滑断层模拟包括正断层模拟、逆断层模拟；在进行所述正断层模拟时，保持所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，其特征在于，所述系统包括：第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构、固定基座、伺服控制系统、试验岩土体；所述第一平台、第二平台分别连接所述第一平台驱动机构、第二平台驱动机构，所述第一平台驱动机构、第二平台驱动机构分别与所述伺服控制系统连接，在所述伺服控制系统控制下运动；所述固定基座包括不规则的内部空腔，所述第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构安装在所述内部空腔内。2.根据权利要求1所述的一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，其特征在于，所述第一平台驱动机构包括2个X向第一液压作动器、1个Y向第一液压作动器、3个Z向第一液压作动器；所述X向第一液压作动器的动作方向沿着水平的X方向设置，用于驱动所述第一平台沿着X方向移动；所述Y向第一液压作动器的动作方向沿着水平的Y方向设置，用于驱动所述第一平台沿着Y方向移动；所述Z向第一液压作动器的动作方向沿着竖直的Z方向设置，用于驱动所述第一平台沿着Z方向移动；所述第二平台驱动机构包括2个X向第二液压作动器、1个Y向第二液压作动器、3个Z向第二液压作动器；所述X向第二液压作动器的动作方向沿着水平的X方向设置，用于驱动所述第二平台沿着X方向移动；所述Y向第二液压作动器的动作方向沿着水平的Y方向设置，用于驱动所述第二平台沿着Y方向移动；所述Z向第二液压作动器的动作方向沿着竖直的Z方向设置，用于驱动所述第二平台沿着Z方向移动；所述X方向、Y方向、Z方向彼此垂直。3.根据权利要求2所述的一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，其特征在于，所述2个X向第一液压作动器彼此之间差动运动，用于驱动所述第一平台绕Z方向轴线转动；所述2个X向第二液压作动器彼此之间差动运动，用于驱动所述第二平台绕Z方向轴线转动。4.根据权利要求2所述的一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，其特征在于，所述固定基座包括不规则的内部空腔，所述第一平台、第二平台、第一平台驱动机构、第二平台驱动机构安装在所述内部空腔内，并且所述第一平台驱动机构与所述第一平台以及与所述内部空腔的内壁之间、所述第二平台驱动机构与所述第二平台以及与所述内部空腔的内壁之间，均通过INA关节轴承连接；所述INA关节轴承的旋转角度为
±
30
°
，摆动角度为
±8°
，扭转角度为
±8°
。5.根据权利要求4所述的一种断裂带错动双台阵模拟试验系统，其特征在于，所述2个X向第一液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第一平台、所述内部空腔的内壁；所述2个X向第二液压作动器的两端分别安装有INA关节轴承，分别连接所述第二平台、
所述内部空腔的内壁；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶阳升，尧俊凯，李泰灃，闫鑫，梁经纬，苏珂，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：