CN103617762A

CN103617762A - 可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置

Info

Publication number: CN103617762A
Application number: CN201310672052.9A
Authority: CN
Inventors: 李忠权; 李洪奎; 应丹琳; 李应; 段新国
Original assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Current assignee: Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103617762B

Abstract

本发明公开了一种可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，包括试验台，所述试验台上表面设有可弯折底板，所述可弯折底板两侧竖直设有透明的挡板，可弯折底板沿其长度方向分为前段、中段和后段，前段下方设有竖直驱动机构，可弯折底板上表面设有第一推板和第二推板，由水平驱动机构驱动水平移动，可弯折底板上铺设有数层不同摩擦系数的实验材料。当竖直驱动机构拱升时，可弯折底板前段抬升使得整块可弯折底板形成高平面段、斜面段、低平面段的错落结构，本发明可以定量控制斜坡角度、挤压速度等参数，能对底部基底抬升改变斜坡角度而产生的重力滑脱构造现象进行模拟，并可在两端叠加水平挤压进行多期叠加构造模拟。

Description

可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置

技术领域

本发明涉及一种地质构造模拟实验中重力滑脱装置，尤其涉及一种可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置。

背景技术

重力滑脱构造模拟是地质构造物理模拟一个重要部分，国内外没有见到利用该方法模拟重力滑脱构造的实验，大多数地质构造模拟实验是在平面底部水平的平台上进行实验，也有事先预埋一个斜坡，再铺设材料进行实验，很少见到能改变斜坡角度进行重力滑脱实验的实例，因而这些实验中都不能模拟由于底部基底抬升改变斜坡角度而产生的重力滑脱构造现象，以及此现象基础上叠加水平挤压构造现象，此装置还可模拟一些特定地质背景下的叠加构造。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，可以定量控制斜坡角度、挤压速度等参数，能对底部基地抬升改变斜坡角度而产生的重力滑脱构造现象进行模拟的可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：包括试验台，所述试验台上表面设有可弯折底板，所述可弯折底板两侧竖直设有透明的挡板；

所述可弯折底板沿其长度方向分为前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的连接处弯折，其中，前段下方设有一驱动其上下移动的竖直驱动机构，且前段与竖直驱动机构在可弯折底板的长度方向滑动连接，后段与试验台固定连接；

前段上表面设有第一推板，后段上表面端部设有第二推板，第一推板和第二推板相互远离的一端分别设有一能驱动其在可弯折底板上表面水平移动的水平驱动机构；

试验台一侧设有控制器，所述控制器控制水平驱动机构和竖直驱动机构的运动方向和速度，且运动时，两挡板、第一推板、第二推板均与可弯折底板紧密贴合，可弯折底板上铺设有数层不同摩擦系数的实验材料。

作为优选：所述水平驱动机构为水平挤压电动缸，所述竖直驱动机构为底部拱升电动缸。

作为优选：所述滑动连接具体为，可弯折底板的前段下表面设有滑轨，底部拱升电动缸的顶部位于滑轨内，沿滑轨方向滑动。

作为优选：所述实验材料包括不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶。

与现有技术相比，本发明的优点在于：克服了现有技术中，因为无法改变斜坡角度而进行重力滑脱实验的缺陷，可以利用控制器的控制，定量控制斜坡角度、挤压速度等参数，能对底部基底抬升改变斜坡角度而产生的重力滑脱构造现象进行模拟，并可在两端叠加水平挤压进行滑覆、推覆多期叠加构造模拟。

本发明中，可弯折底板的前段下方设有一驱动其上下移动的竖直驱动机构，且前段与竖直驱动机构在可弯折底板的长度方向滑动连接，后段与试验台固定连接；当竖直驱动机构拱升时，可弯折底板前段抬升使得整块可弯折底板形成高平面段-斜面段-低平面段的错落结构。

为了保证能驱动第一推板和第二推板在可弯折底板上表面水平移动，也就是第一推板在高平面段上水平移动，第二推板在低平面段上水平移动，与第一推板对应的水平驱动机构也应设置在可弯折底板的高平面段上，也就是前段上，为了降低竖直驱动机构的能耗，该水平驱动机构可采用较轻、微型的结构，而第二推板位于后段上表面端部，所以与其对应的水平驱动机构可以直接设置在实验台上。

这样，不仅可以通过竖直驱动机构拱升改变可弯折底板的形状达到重力滑脱装置的模拟，第一推板和第二推板可以水平挤压可弯折底板上表面的实验材料，从而在两端叠加水平挤压进行滑覆、推覆多期叠加构造模拟。

其中，水平驱动机构驱动的是第一推板和第二推板，通过控制器控制水平驱动机构的水平位移和位移速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s），从而让两块推板对与可弯折底板产生水平方向的挤压速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s）；

竖直驱动机构驱动的是与可弯折底板的前段，通过控制器控制竖直驱动机构的竖直位移和位移速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s），可以定量的对可弯折底板中段形成的斜坡角度进行控制。

通过精确的控制水平位移和位移速度、竖直位移和位移速度，我们可以很精确的进行高原-斜坡-平原间的重力滑脱模拟，例如青藏高原的抬升对四川盆地的影响的重力滑脱实验，我们通过计算一定时间内，青藏高原抬升的高度，然后等比例缩小应用在本发明装置上，通过精确的控制位移和速度，可以对模拟实验进行精确的控制。

滑轨的作用是，当竖直驱动机构向上拱升可弯折底板的前段时，可弯折底板前段因为隆升发生沿滑轨向后段方向的位移，通过竖直驱动机构操控，我们可以控制弯折中段产生斜坡时的坡度。

一般进行模拟实验时，可弯折底板上会铺设不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶等实验材料，模拟不同的地质构造层结构，运动时，两挡板、第一推板、第二推板均与可弯折底板紧密贴合，目的是防止实验时实验材料泄露。

实验时，通过控制器对竖直驱动机构进行控制，可对弯折底板前部进行提升。提升过程中，底部拱升电动缸的顶部沿可弯折底板前部底面上的滑轨进行滑动，导致可弯折底板在前部、中部和后部的连接处发生弯折，由于后部固定在试验台上，可弯折底板则分别形成高水平面、斜坡面、低水平面的结构，由此可以观察其上实验材料的滑脱现象。通过控制器对水平驱动机构的控制，第一推板和第二推板在可弯折底板上产生水平方向的挤压作用力，从而可进行重力滑脱与水平挤压的叠加构造模拟。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的主视图。

图中：1、可弯折底板；2、控制器；3、水平挤压电动缸；4、底部拱升电动缸；5、滑轨；6、第一推板；7、第二推板；8、挡板；9、试验台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1、图2，一种可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：包括试验台9，所述试验台9上表面设有可弯折底板1，所述可弯折底板1两侧竖直设有透明的挡板8；所述可弯折底板1沿其长度方向分为前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的连接处弯折，其中，前段下方设有一驱动其上下移动的竖直驱动机构，且前段与竖直驱动机构在可弯折底板1的长度方向滑动连接，后段与试验台9固定连接；前段上表面设有第一推板6，后段上表面端部设有第二推板7，第一推板6和第二推板7相互远离的一端分别设有一能驱动其在可弯折底板1上表面水平移动的水平驱动机构；试验台9一侧设有控制器2，所述控制器2控制水平驱动机构和竖直驱动机构的运动方向和速度，且运动时，两挡板8、第一推板6、第二推板7均与可弯折底板1紧密贴合，可弯折底板1上铺设有数层不同摩擦系数的实验材料。

本实施例中，所述水平驱动机构为水平挤压电动缸3，所述竖直驱动机构为底部拱升电动缸4，作为优选：所述滑动连接具体为，可弯折底板1的前段下表面设有滑轨5，底部拱升电动缸4的顶部位于滑轨5内，沿滑轨5方向滑动，所述实验材料包括不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶，而且当进行完一次模拟实验后，可弯折底板1上表面还能够更换这些实验材料，实现多不同地质构造的模拟。

实验材料的设置一般为，相同粒径的石英砂铺设一层，再铺设一层硅胶，再铺设其它粒径的实验材料，根据具体地质构造而定。

本实施例中，由于可弯折底板1的前段下方设有一驱动其上下移动的竖直驱动机构，且前段与竖直驱动机构在可弯折底板1的长度方向滑动连接，后段与试验台9固定连接；当竖直驱动机构拱升时，可弯折底板1前段抬升使得整块可弯折底板1形成高平面段-斜面段-低平面段的错落结构。

为了保证能驱动第一推板6和第二推板7在可弯折底板1上表面水平移动，也就是第一推板6在高平面段上水平移动，第二推板7在低平面段上水平移动，与第一推板6对应的水平驱动机构也应设置在可弯折底板1的高平面段上，也就是前段上，为了降低竖直驱动机构的能耗，该水平驱动机构可采用较轻、微型的结构，而第二推板7位于后段上表面端部，所以与其对应的水平驱动机构可以直接设置在实验台上。这样，不仅可以通过竖直驱动机构拱升改变可弯折底板1的形状达到重力滑脱装置的模拟，第一推板6和第二推板7可以水平挤压可弯折底板1上表面的实验材料，从而在两端叠加水平挤压进行多期叠加构造模拟。

其中，水平驱动机构驱动的是第一推板6和第二推板7，通过控制器2控制水平驱动机构的水平位移和位移速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s），从而让第一推板6和第二推板7对与可弯折底板1产生水平方向的挤压速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s），，形成对实验材料的水平挤压。

竖直驱动机构驱动的是与可弯折底板1的前段，通过控制器2控制竖直驱动机构的竖直位移和位移速度（速度为0.78mm/s-0.0001mm/s），可以定量的对可弯折底板1中段形成的斜坡角度进行控制。

滑轨5的作用是，当竖直驱动机构向上拱升可弯折底板1的前段时，可弯折底板1因为发生了弯折，前段隆升时顺滑轨5向后段方向位移，通过竖直驱动机构操控，我们可以控制可弯折底板1中段产生斜坡时的坡度。

一般进行模拟实验时，可弯折底板1上会铺设不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶等实验材料，模拟不同的地质构造层结构，运动时，两挡板8、第一推板6、第二推板7均与可弯折底板1紧密贴合，目的是防止实验时实验材料泄露。

进行模拟实验时，可弯折底板1上会铺设不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶等实验材料，模拟不同的地质构造层结构，运动时，两挡板8、第一推板6、第二推板7均与可弯折底板1紧密贴合，目的是防止实验材料泄露。

实验时，通过控制器2对竖直驱动机构进行控制，可对弯折底板前部进行提升。提升过程中，底部拱升电动缸4的顶部沿可弯折底板1前部底面上的滑轨5进行滑动，导致可弯折底板1在前部、中部和后部的连接处发生弯折，由于后部固定在试验台9上，可弯折底板1则分别形成高水平面、斜坡面、低水平面的结构，由此可以观察其上实验材料的滑脱现象。通过控制器2对水平驱动机构的控制，第一推板6和第二推板7在可弯折底板1上产生水平方向的挤压作用力，从而可进行重力滑脱与水平挤压的叠加构造模拟。

Claims

1.一种可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：包括试验台（9），所述试验台（9）上表面设有可弯折底板（1），所述可弯折底板（1）两侧竖直设有透明的挡板（8）；

所述可弯折底板（1）沿其长度方向分为前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的连接处弯折，其中，前段下方设有一驱动其上下移动的竖直驱动机构，且前段与竖直驱动机构在可弯折底板（1）的长度方向滑动连接，后段与试验台（9）固定连接；

前段上表面设有第一推板（6），后段上表面端部设有第二推板（7），第一推板（6）和第二推板（7）相互远离的一端分别设有一能驱动其在可弯折底板（1）上表面水平移动的水平驱动机构；

试验台（9）一侧设有控制器（2），所述控制器（2）控制水平驱动机构和竖直驱动机构的运动方向和速度，且运动时，两挡板（8）、第一推板（6）、第二推板（7）均与可弯折底板（1）紧密贴合，可弯折底板（1）上铺设有数层不同摩擦系数的实验材料。

2.根据权利要求1所述的可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：所述水平驱动机构为水平挤压电动缸（3），所述竖直驱动机构为底部拱升电动缸（4）。

3.根据权利要求2所述的可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：所述滑动连接具体为，可弯折底板（1）的前段下表面设有滑轨（5），底部拱升电动缸（4）的顶部位于滑轨（5）内，沿滑轨（5）方向滑动。

4.根据权利要求1所述的可控制斜坡角度的重力滑脱构造物理模拟装置，其特征在于：所述实验材料包括不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶。