一种断层滑移实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种断层滑移实验装置，该装置能够实现对断层面的可控粗糙度加工，连续监测实验室断层面的应变、位移时空分布规律。该装置包括断层模型、加载装置、数据采集与处理单元、控制与监测单元，能够通过控制断层面的粗糙度，进一步提高断层实验的研究精度和广度。本发明专利技术通过引入参数化粗糙度设计与加工工艺，实现断层面的高精度、可控制粗糙度加工；本发明专利技术利用基于应变片的多通道瞬态应变采集模块以及基于数字图像相关方法的全场位移观测模块，实现对断层面的高精度观测。本发明专利技术是对现有断层滑移实验装置的进一步补充，能够为探索断层滑移行为的基本机制提供新的技术手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土力学实验设备，具体涉及一种断层滑移实验装置。

技术介绍

1、断层滑移行为是地震学和岩石力学研究中的核心问题之一，断层面的粗糙度在这一过程中扮演了关键角色。自然断层的粗糙面由多种地质过程共同作用形成，包括剪切作用、岩石破碎以及化学沉淀等。粗糙面具有高度复杂性和多尺度特征，从微米级的局部凸起到米级的波状形态，这种多尺度粗糙度直接影响断层的摩擦特性、滑移触发阈值以及滑移速率等力学行为。例如，较高的粗糙度通常导致更大的摩擦力，而当断层滑移时，粗糙度的几何特性又可能引发非稳定滑移甚至震动滑移。

2、然而，在实验研究中，如何准确控制断层面的粗糙度特性仍然是一个未完全解决的难题。传统实验装置通常采用自然断层样品或手工简单加工的模型来研究断层滑移行为。例如，自然断层样品尽管能够真实反映断层的几何特征和材料属性，但其几何形状和力学特性存在较大的不确定性，难以用于严格的对比实验。此外，自然断层样品的获得和制备成本高昂，受限于采样位置、断层类型和规模，进一步限制了实验的广泛性。

3、另一方面，手工加工的断层模型通常通过研磨、锯切或随机划本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种断层滑移实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，所述第一子模型和所述第二子模型的材质相同，选用与实际岩层的波速相近的亚克力材料；对所述断层模型的各个角进行倒角处理，减小端部的应力集中现象。

3.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，在进行激光蚀刻前，利用夹具固定和夹持子模块，保证子模块在加工过程中稳定不移位，所述夹具能兼容不同形状和尺寸的子模块。

4.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，所述激光刻蚀工艺采用聚焦的激光束通过精确控制的扫描系统，沿着预定轨迹逐步将材料表面局部熔化...

【技术特征摘要】

1.一种断层滑移实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，所述第一子模型和所述第二子模型的材质相同，选用与实际岩层的波速相近的亚克力材料；对所述断层模型的各个角进行倒角处理，减小端部的应力集中现象。

3.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，在进行激光蚀刻前，利用夹具固定和夹持子模块，保证子模块在加工过程中稳定不移位，所述夹具能兼容不同形状和尺寸的子模块。

4.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，所述激光刻蚀工艺采用聚焦的激光束通过精确控制的扫描系统，沿着预定轨迹逐步将材料表面局部熔化、气化或蒸发，形成微细的纹理或凹凸结构，根据断层表面纹理的深度、形态及分布密度设定激光的能量密度、脉冲宽度、重复频率及扫描速度；激光源选择为紫外激光器或光纤激光器。

5.根据权利要求1所述的断层滑移实验装置，其特征在于，所述断层滑移实验装置还包括和所述控制与监测单元连接的粗糙度传感单元，所述粗糙度传感单元包括断层表面粗糙度传感器、激光功率传感器以及位置与速度传感器；所述断层表面粗糙度传感器用于实时检测刻蚀表面的粗糙度，以确保表面纹理符合设计要求；所述激光功率传感器用于检测激光束的输出功率，确保其符合设定范围；所述位置与速度传感器用于监控激光束的扫描速度和位置，确保扫描路径的精确性；所述控制与监测单元通过建立粗糙度与激光束参数的映射关系，实时调整激光束参数，以精确实现所需的表面粗糙度，模拟真实断层面的微米级特征。

6.根据权利要求4所述的断层滑移实验装置，其特征在于，在所述激光蚀刻工艺完毕之后，采用0.3mpa-1mpa的高压气流对断层面进行清理，去除断层面残留的微粒。

7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，王进廷，于京池，孙培贵，覃伟，陈宗蒲，王姝文，任翔，
申请(专利权)人：雅江清洁能源科学技术研究北京有限公司，
类型：发明
国别省市：