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申请/专利权人：防灾科技学院

摘要：一种走滑断裂局部应力场演化的室内物理模拟系统，涉及一种岩土试验系统，可以预制不同角度断层面，并且能够模拟围压，通过改变试验影响因素研究走滑断裂局部应力场的演化规律，为该领域断裂局部应力场的研究提供了参考方案。一种走滑断裂局部应力场的室内模拟系统，包括制样时裂隙角度调节装置，试验时模拟围压加压装置、环箍效应消除装置。其中所述裂隙角度调节装置由可伸缩弯折管、带刻度旋转盘、锁定装置、裂隙面组成。

主权项：1.一种走滑断裂局部应力场的室内模拟方法，其特征在于，该方法所用系统包括制样时裂隙角度调节装置，试验时模拟围压加压装置、环箍效应消除装置；其中所述裂隙角度调节装置包括可伸缩弯折管、带刻度旋转盘、锁定装置、裂隙面；可伸缩弯折管3分为凹凸两个部分，刚接于带刻度旋转盘6表面上，并垂直穿过裂隙面；可伸缩弯折管（3）将裂隙面（7）与带刻度旋转盘（6）进行组装；可伸缩弯折管3由两个“”形状的部分插接而成，形成两端带有同轴的伸缩杆的一个矩形，即每部分由一个伸缩杆与一个双头拼接管组合而成；可伸缩弯折管3刚接于带刻度旋转盘6的圆上，并垂直穿过裂隙面；可伸缩弯折管3的两部分进行拼接后，将裂隙面（7）固定在带刻度旋转盘6中心位置；模拟围压加压装置包括上部压力机、上部动力杆、上部压力板、上部横向可伸缩压力板、可旋转压力板、轴向压力板、轴向可伸缩动力杆、伺服电机、滑动底座、模拟围压滑动承压板、模拟围压向滚轴排、压力枕、反力架、模具可滑动底板、底部滑轨、底部滚轴排和滑轨；模拟围压加压装置的压力板为上部横向可伸缩压力板11，裂隙面则必须垂直穿过上部横向可伸缩压力板11，为了避免裂隙面的角度受到上部压力板的影响，将上部压力板的中心位置设置可旋转压力板（12），在裂隙面旋转时同步旋转，使上部施压过程不会对不同走向的裂隙面造成影响；其中可旋转压力板（12）为一圆盘，此圆盘正中间有一长方形凹槽，裂隙面（7）可穿过此凹槽带动可旋转压力板旋转；可旋转压力板（12）位于上部横向可伸缩压力板（11）内部中心位置，可旋转压力板（12）可在上部横向可伸缩压力板（11）内部自由旋转；上部压力板（10）设有滑轨，使上部横向可伸缩压力板（11）能够在上部压力板（10）上自由滑动；模拟围压加压装置的第一模拟围压滑动承压板17-1放置于第一模拟围压向滚轴排18-1上并滑动连接，第二模拟围压滑动承压板17-2放置于第二模拟围压向滚轴排18-2上并滑动连接；第一模拟围压向滚轴排18-1与第一压力枕（19-1）相接触并且拼接于第一反力架（20-1）上，第一压力枕（19-1）与第一反力架（20-1）刚性连接；第二模拟围压向滚轴排18-2与第二压力枕（19-2）相接触并且拼接于第二反力架（20-2）上，第二压力枕（19-2）与第二反力架（20-2）刚性连接；而第一反力架（20-1）、第二反力架（20-2）则与外部框架（1）、外部框架上盖（2）刚性连接；第一模拟围压滑动承压板17-1、第二模拟围压滑动承压板17-2坐落于模具可滑动底板（21）上，与模具可滑动底板（21）边缘具有小于5cm的距离；而模具可滑动底板（21）与底部滑轨（22）、底部滚轴排（23）滑动连接；而底部滚轴排（23）位于底部滑轨（22）中间并与其刚性连接，底部滑轨（22）同样的与外部框架（1）刚性连接；第一伺服电机（15-1）坐落在第一滑动底座（16-1）上，第二伺服电机（15-2）坐落在第二滑动底座（16-2）上；而第一滑动底座（16-1）、第二滑动底座（16-2）与滑轨（24）滑动连接，模拟围压加压装置在进行轴向施压时的轴向可伸缩动力杆为可伸缩动力杆，分别是第一轴向可伸缩动力杆（14-1）、第二轴向可伸缩动力杆（14-2），可在运作时进行分级施压，使其在轴向具有一定的伸缩空间；用第一模具盒卡扣板（25-1）、第二模具盒卡扣板（25-2）、模具可滑动底板（21）与第一模拟围压滑动承压板（17-1）、第二模拟围压滑动承压板（17-2）形成一个封闭空间；形成的封闭空间与第一模拟围压向滚轴排18-1、第二模拟围压向滚轴排18-2组成环箍效应消除装置；将裂隙面（7）放入系统内部，通过可伸缩弯折管3调节裂隙面的高度，旋转带刻度旋转盘6进一步设定不同角度的裂隙面，考虑到裂隙面（7）的角度在调整后固定的问题，需要对其进行锁定，此时需要将卡扣5插入锁定装置（4）对裂隙面（7）进行卡锁；制样阶段：制样时将模具可滑动底板（21）安放在底部滚轴排（23）之上，将第一模拟围压滑动承压板（17-1）安放在第一模拟围压向滚轴排18-1里侧,将第二模拟围压滑动承压板（17-2）安放在第二模拟围压向滚轴排18-2里侧；将裂隙面（7）放入装置内部，通过可伸缩弯折管（3）将裂隙面（7）按照试验预设高度固定于带刻度旋转盘（6）及外部框架上盖（2）上；锁定装置中设有滑轨，将带刻度旋转盘（6）旋转到预设走向角度后用卡扣（5）进行卡锁；然后将第一模具盒卡扣板（25-1）、第二模具盒卡扣板（25-2）分别插入第一模拟围压滑动承压板（17-1）、第二模拟围压滑动承压板（17-2）两侧插入口与模具可滑动底板（21）形成一个封闭空间；加入材料之后进行分层分段压实，在每层每段压实结束后需要进行刮毛处理再继续加入材料；试验阶段：制好试样后，将模具盒从装置内部中拉出，然后将模具盒放入应变砖安放装置中，通过此装置在试验设计方案中的预设位置埋设应变砖；埋设完毕后将模具盒重新放入装置中，然后拆除模具盒，将第一模具盒卡扣板（25-1）、第二模具盒卡扣板（25-2）取下；组装模拟围压加压装置，检查模拟围压加压装置与环箍效应消除装置，确认试验设备安全无误后，开始试验；启动左右伺服电机、上部压力机（8）以及第一压力枕（19-1）、第二压力枕（19-2）使第一轴向压力板（13-1）、第二轴向压力板（13-2）、上部压力板（10）以及第一压力枕（19-1）、第二压力枕（19-2）同时均匀按照试验方案施压至预设值；然后继续启动左右伺服电机，两侧轴向压力板继续按照试验方案进行试验，加载控制方式采用荷载控制，设定固定大小的应力加载速率，加载方向垂直于试样表面。

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