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原文传递地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置及方法

专利名称：	地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置及方法
摘要：	本发明提供了地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置及方法，地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置包括第一立杆、十字连接件、承重盘、连杆、定位板连接杆、第二立杆、固定支撑、第一定位板、第二定位板、第三定位板、薄钢板、钢板固定螺栓、U型箍、倾角定位螺栓、倾角定位盘、转轴螺栓、倾角定位槽、走向定位螺栓；地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作方法包括确定装置几何尺寸，装置组装及定位，优势结构面制备。本发明提供的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置及方法能够模拟多走向、多倾角优势结构面和断层，具有结构面和断层几何特征定位准确、装置简单、操作方便、造价低、易于推广等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国地质大学(武汉)
发明人：	张为社;陈光辉;焦玉勇;严成增;谭飞;张强勇;程毅;唐志成;段抗;邹俊鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201811624340.6
公开号：	CN109765086A
代理机构：	武汉知产时代知识产权代理有限公司
代理人：	金慧君
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
主权项：	1.地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置，其特征在于，包括第一立杆、十字连接件、承重盘、连杆、定位板连接杆、第二立杆、固定支撑、第一定位板、第二定位板、第三定位板、薄钢板、钢板固定螺栓、U型箍、倾角定位螺栓、倾角定位盘、转轴螺栓、倾角定位槽、走向定位螺栓；所述第一立杆上部具有走向定位槽，所述第一立杆、所述连杆、所述第二立杆之间通过螺纹连接；所述十字连接件嵌套在所述第一立杆上，可在所述承重盘上自由转动，并可通过所述走向螺栓和所述走向定位槽进行固定；所述承重盘固定在所述第一立杆上，能承受一定竖向荷载，所述承重盘上表面具有0°、90°、180°、270°四条主刻度线；所述连杆一端为螺纹连接头，另一端为螺纹孔；横向的连杆通过螺纹孔连接十字连接件，通过螺纹连接头连接定位板连接杆；纵向的连杆通过螺纹孔连接第一立杆，通过螺纹连接头连接第二立杆；所述定位板连接杆一端为螺纹孔，另一端为中间有空隙的两块平行矩形板，两矩形板外侧具有所述倾角定位槽、所述倾角定位盘和所述光滑孔，所述倾角定位盘具有0°、90°、180°、270°四条主刻度线，所述定位板连接杆通过所述转轴螺栓与所述第一定位板铰接；所述第一定位板可绕所述转轴螺栓进行一定角度的旋转，并可通过所述U型箍、所述倾角定位螺栓和所述倾角定位槽对角度固定；所述U型箍两侧具有所述螺纹孔；所述第二立杆底部与所述固定支撑铰接，所述固定支撑与所述第二立杆中轴线在垂直向下方向的最大张开角度为锐角；所述第一定位板、第二定位板和第三定位板通过定位板厚度方向的所述螺纹孔和螺纹接头进行连接，其中所述第一定位板厚度面两侧各有一个螺纹接头，所述第二定位板厚度面一侧为所述螺纹孔，另一侧为所述螺纹接头，所述第三定位板一侧具有所述螺纹孔，另一侧光滑，三种定位板表面还均具有上下两个所述螺纹孔；三种定位板连接时，两块第三定位板在最边缘的两侧，一块第一定位板在正中间，其他位置填充第二定位板；所述薄钢板通过钢板固定螺栓和定位板上所述螺纹孔固定在所述第一定位板、第二定位板和第三定位板上，所述薄钢板宽度与所述定位板宽度相同，每一个定位板均一一对应一个薄钢板。 2.根据权利要求1所述的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置，其特征在于，上提所述第二立杆，在重力作用下所述固定支撑可自动收起。 3.根据权利要求1所述的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作装置，其特征在于，确保任意倾角下固定在三种定位板的所述薄钢板底部与所述固定支撑在同一平面上，对所述薄钢板一端进行了开槽处理，当所述钢板固定螺栓未拧紧时，所述薄钢板可上下自由滑动，当所述钢板固定螺栓拧紧时，所述薄钢板保持固定。 4.地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作方法，其特征在于，包括：步骤1、依据模型试验台架尺寸及模型试验所要求的结构面或断层尺寸确定所需连杆、定位板连接杆、第一定位板、第二定位板、第三定位板及薄钢板数量；步骤21、依据模型试验所要求，确定优势结构面或断层底部高度，当模型相似材料铺设到优势结构面或断层底边所在位置时，先放入所述第二立杆，随后接入第一步中确定数量的所述连杆，最后接入所述第一立杆,待立杆连接完成后，调整所述承重盘使其保持水平并使0°刻度线与拟开挖隧道中轴线平行；步骤22、立杆安装完成后，将所述十字连接件套在所述第一立杆上，并加上所述走向定位螺栓，根据试验中优势结构面的走向，旋转所述十字连接件借助量角器确定其最终位置并拧紧所述走向定位螺栓进行固定；步骤23、在所述十字连接件一端依次连接所述连杆、所述定位板连接杆，最后通过所述转轴螺栓将所述定位板接头与所述第一定位板连接；步骤24、待上述操作完成后，根据试验中优势结构面或断层的倾角，借助所述倾角定位盘和量角器绕所述转轴螺栓旋转所述第一定位板至试验要求倾角，随后施加所述U型箍、所述倾角定位螺栓进行倾角固定；步骤25、将所述薄钢板通过所述钢板固定螺栓在所述第一定位板上进行固定，并使所述薄钢板底部与所述稳固支撑在同一平面内，确保整个装置在所述稳固支撑和所述薄钢板共同作用下处于一种稳定状态；步骤26、所述第一定位板及其对应所述薄钢板安装完成后，依次连接所述第二定位板及其对应的所述薄钢板和所述第三定位板及其对应的所述薄钢板，直至整个装置的完成；步骤31、装置放置完成后，模型材料采用分层摊铺压实，分层厚度要求小于试验要求的优势结构面或断层垂直高度，同时不大于所述薄钢板未开槽处理部分，随后进行初步压实，然后沿结构面倾角方向向上整体提出整个装置；步骤32、在所述薄钢板抽出留下的缝隙位置充填适量云母粉，随后按试验方案要强度对相似材料进行最终压实，重复上述步骤直至完成整个优势结构面或断层制作。 5.根据权利要求4所述的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作方法，其特征在于，步骤26中的一次连接是以所述第一定位板为中心两边对称交替安装所述第二定位板及其对应的所述薄钢板，以保证整个装置的稳定。 6.根据权利要求4所述的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作方法，其特征在于，步骤31中的初步压实具体要对所述薄钢板两侧的模型材料同时进行同力度压实，待装置立杆及薄钢板外部相似材料具有自稳能力后，沿结构面倾角方向向上整体提出整个装置，以保证初步压实过程中所述薄钢板走向和倾角不出现大的变化。 7.根据权利要求4所述的地下工程模型试验中优势结构面和断层的制作方法，其特征在于，步骤32在对充填云母粉的缝隙位置压实之前，应首先按初始走向和倾角将所述薄钢板最下端重新嵌入缝隙少许后再对缝隙两侧的模型材料同时进行同力度最终压实，以保证整个断层的连续性。
所属类别：	发明专利