详情

原文传递模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱及跨断层隧道力学行为测试方法

专利名称：	模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱及跨断层隧道力学行为测试方法
摘要：	本发明提供了一种模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，包括支撑框架、装载料斗、导轨、滑块和双向动力系统，所述装载料斗包括固定料斗和活动料斗，在活动料斗与滑块、导轨和双向动力系统的配合下，活动料斗可以同时向水平方向和纵向移动，实现对复合型错动的模拟，能更真实地还原工程实际情况，提高对跨断层隧道力学行为特征的研究的准确性。在该双向滑移式物理模型箱的基础上，本发明还提供了一种跨断层隧道力学行为测试方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	四川大学
发明人：	高明忠;王飞;王明耀;陆彤;彭高友;杨本高;陈海亮;刘强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201910249850.8
公开号：	CN109839315A
代理机构：	成都天既明专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	李蜜;彭立琼
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号
主权项：	1.一种模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，包括支撑框架(1)、装载料斗，其特征在于，还包括导轨、滑块和双向动力系统，所述支撑框架包括主框架(1-1)、第一副框架(1-2)和第二副框架(1-3)；主框架(1-1)由上框架和用于支撑上框架的下框架组成，上框架为内腔中空的长方体框架，上框架的前、后两个侧面上各设有一根斜梁(2)，各斜梁的两端分别与上框架的上、下两根横梁连接，两根斜梁相互平行并将上框架(1-1)分为固定料斗安装部(1-1-1)和活动料斗容纳部(1-1-2)；上框架(1-1)的前、后侧面顶部的横梁上设有供活动料斗水平移动时通过的缺口；第一副框架(1-2)和第二副框架(1-3)分别固定于上框架的前、后两个侧面上，第一副框架(1-2)上设有与上框架上的斜梁相互平行的斜梁(2)，第二副框架(1-3)为平面框架，第二副框架与上框架上的两根斜梁在同一平面上；所述装载料斗包括固定料斗(3)和活动料斗(4)；固定料斗(3)与活动料斗(4)均具有一个倾斜设置的开放式侧面且两个开放式侧面的倾斜角度相等，固定料斗与活动料斗的开放式侧面相互配合相通形成长方体槽状结构的装载料斗；固定料斗(3)由一个矩形底板、一个矩形侧板和两个直角梯形侧板安装在上框架的固定料斗安装部形成；活动料斗(4)由活动料斗框架(4-1)以及安装在活动料斗框架上的一个矩形底板、两个直角梯形侧板和一个矩形侧板组成，活动料斗框架为内腔中空的底面呈直角梯形的直四棱柱框架，活动料斗框架(4-1)安装矩形底板的一面上设有第二千斤顶连接横梁(4-1-1)，活动料斗安装直角梯形侧板且靠近第一副框架的一面上设有第一千斤顶连接横梁(4-1-2)；固定料斗和活动料斗的矩形侧板上设有衬砌模型放入口(5)；所述双向动力系统包括为活动料斗的水平移动和纵向移动提供动力的第一油压千斤顶(6)和第二油压千斤顶(7)、油泵(8)、输油管(9)和配电控制箱(10)；所述导轨包括活动料斗导轨、第一千斤顶导轨(11)和第二千斤顶导轨(12)；活动料斗导轨包括一对第一导轨(13)和一对第二导轨(14)，各第一导轨(13)分别安装在上框架靠近第一副框架处的斜梁(2)上和第二副框架(1-3)上，第一导轨(13)与斜梁(2)相互平行，第一导轨(13)上安装有滑块(15)；第二导轨(14)安装在第一轨道的滑块上，各第二导轨(14)相互平行且与第一导轨(13)相互垂直，第二导轨(14)上安装有滑块(15)，第二导轨上的滑块固定在活动料斗框架(4-1)上；第一千斤顶导轨(11)安装在第一副框架(1-2)的斜梁上，第一千斤顶导轨(11)与第一导轨(13)相互平行，第一千斤顶导轨(11)上安装有滑块(15)；第二千斤顶导轨(12)安装在活动料斗容纳部(1-1-2)下方的下框架上，第二千斤顶导轨(12)与第二导轨(14)相互平行，第二千斤顶导轨(12)上安装有滑块(15)；第一油压千斤顶(6)水平安装在第一千斤顶导轨(11)上，第一油压千斤顶的底部固定在第一千斤顶导轨的滑块上，第一油压千斤顶的顶部固定在第一千斤顶连接横梁(4-1-2)上；第二油压千斤顶(7)垂直于水平面安装在第二千斤顶导轨(12)上，第二油压千斤顶的底部固定在第二千斤顶导轨的滑块上，第二油压千斤顶的顶部固定在第二千斤顶连接横梁(4-1-1)上。 2.根据权利要求1所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，上框架上的斜梁与固定料斗的底板之间的夹角(α)为30°～80°。 3.根据权利要求1所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，两根第一导轨之间的距离为上框架的前、后两个侧面之间距离的1.5～2倍。 4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，第一导轨的长度大于等于上框架上的斜梁的长度，两根第二导轨之间的距离为上框架上的斜梁长度的0.6～0.8倍，其中一根第二导轨(14)通过滑块(15)固定在活动料斗框架的倾斜设置的一面的底部的横梁上。 5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，上框架的斜梁(2)与活动料斗(4)之间的缝隙由橡胶条(16)封堵。 6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，第一千斤顶导轨(11)为1～3根，各第一千斤顶导轨(11)相互平行，各第一千斤顶导轨上均设有1个第一油压千斤顶(6)；第二千斤顶导轨(12)为1～3根，各第二千斤顶导轨(12)相互平行，各第二千斤顶导轨(12)上设有1～2个第二油压千斤顶(7)。 7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，支撑框架(1)和活动料斗框架(4-1)由角钢焊接而成，固定料斗(3)和活动料斗(4)的底板和各个侧板由钢化玻璃制作。 8.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，下框架的底部设有万向轮(17)。 9.根据权利要求1至3中任一权利要求所述模拟跨断层隧道的双向滑移式物理模型箱，其特征在于，固定料斗(3)的体积大于活动料斗(4)的体积。 10.一种跨断层隧道力学行为测试方法，其特征在于该方法在使用权利要求1至9之一所述物理模型箱的基础上进行测试，包括以下步骤： ①在物理模型箱的装载料斗的内壁上刷一层机油，根据试验需求调整物理模型箱的活动料斗的位置，在物理模型箱上安装位移计，向物理模型箱中铺设围岩材料，在铺设围岩材料期间在围岩材料中安装衬砌模型、应变片以及土压力盒； ②当围岩材料铺设至试验需要的高度后，静置至围岩材料达到试验所需强度； ③开启与应变片和土压力盒连接的监测仪器，根据试验需要开启油泵控制第一千斤顶或/和第二千斤顶为活动料斗的水平或/和纵向移动提供动力，采用与应变片和土压力盒连接的监测仪器实时监测活动料斗水平或/和纵向移动时的应力、应变数据，同时采用位移计实时测量活动料斗的水平和纵向移动距离； ④通过分析步骤③中采集的应力、应变和位移数据，获取走滑断层、正逆断层或者复合型错动条件下的隧道力学行为特征。
所属类别：	发明专利