CN104952345A - 走滑构造物理模拟实验装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明为走滑构造物理模拟实验装置及其操作方法，该装置包括实验台、实验模板、实验材料、驱动模块、三维扫描仪以及摄录模块；实验模板的数量为一对，二者侧部紧密接触，并设置于实验台上表面；实验材料上覆设置在实验模板上；驱动模块与实验模板相连接；三维扫描仪和摄录模块分别设置在实验材料上方；该操作方法是通过驱动模块对一对实验模板施加同步反向的作用力，使其产生走滑构造运动，并通过三维扫描技术采集分析三维质点的运动轨迹；本发明能够不失真地获取质点的实际运动轨迹，使模拟方法更加精确和切合实际，克服了以前无法进行三维实时和非接触式采集质点运动轨迹参数的缺陷。

Description

走滑构造物理模拟实验装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种构造模拟实验技术，具体涉及走滑构造物理模拟实验装置及其操作方法。

背景技术

我国大陆广泛发育的走滑断裂系，对中国大陆变形有着重要影响，这些大型的走滑断裂带的形成、发展与演化，不仅影响着中国大陆的构造结构样式，同时控制了走滑带内沉积、盆地的几何形态、沉积相变和构造演化，从而也决定了油气、煤和某些金属矿床的聚集与分布。加强走滑构造带的研究，有利于油气勘探总体水平的提高。同时，对其所形成的相关构造进行深入研究，有助于更全面地了解造山带和盆地的构造演化过程，为古地理及地震灾害等应用领域的研究提供理论指导。

目前，普遍采用构造物理模拟技术来研究上述演化过程。构造物理模拟技术是运用物理模拟方法研究地表地质体之间的碰撞、挤压、伸展和走滑等地壳构造变形过程。现在的构造物理模拟技术可以用物理实验方法模拟地层的拉张断裂的形成和演化过程。用比例砂箱模拟刚性基底之上的沉积盖层走滑构造的拉分盆地及同生充填的地层结构的连续演化，并可以清楚地展现走滑拉分模型的三维地貌形变过程及沉降、沉积冲填特征及展示不同的走滑断层部位花状构造的表现形式等。这些模拟技术能够很好地进行走滑构造的模拟研究，具有较高模拟技术水平。

在构造模拟实验发展史中，量化概念也越来越突出，人们尽可能用维量概念来描述变形过程、特性和动力学特征。在构造模拟实验中，可以依据驱动力的作用形式和量值、位移量或应变率、构造形迹的几何参数等，半定量乃至定量给出应力－应变、应力－位移、深度－变形几何参数等一系列数据，使在地球的地质体中不可能连续测量到的各项数值，在实验室条件下成为现实。

实验理论的突破还体现在相似理论被广泛应用于构造模拟实验中，依据相似理论可以确定各项实验相似系数，包括几何相似系数、时间相似系数和实验材料力学参数的相似系数等。相似理论的引入，使得实验精度大幅度提高，同时，地质原型背景和条件在实验模型中展示得更为充分，实验模型与地质模型之间对比研究的真实性和可比性越来越高。

近十几年来，在构造物理模拟研究中不断引入一些新的技术方法，法国学者Colletta将X射线照相术用于砂箱实验模型的剖面观测。瑞士学者Schreurs在伯尔尼大学建立了较为先进的构造物理模拟实验室，将断层X光摄影装置引入砂箱构造模拟实验中，取代了传统的模型切片技术，该方法可以在不破坏实验模型的情况下观察模型内部变形特征，并通过得到的CT(computed tomographer)数据对实验过程进行再现。利用高分辨率光学成像相关技术对所得到的CT数据进行处理，进而分析复杂构造模型的二维或三维变形过程。新技术的引用是对构造物理模拟方法的推进，并使得该方法更加简便及利于操作。

尽管如此，对于作为地球上非常重要的一种构造类型：走滑拉分构造作用的质点运动轨迹，还无法进行实时采集。原因是：现有的地质构造物理模拟实验装置应用综合性、多功能为主。实验结果的采集与记录采用照像和录像的传统方式。而在走滑构造作用中质点的位移不是平面式的移动，而是在平移的过程中夹带着扭动，即主要是以三维立体多方向的运动状态位移的，故无论是X光摄影装置还是先进的CT扫描数据的二维或三维和数据处理分析，都是一种量化而非实时采集的数据，并不能很好地记录和再现质点的运动过程，对于复杂多变的走滑拉分构造作用的分析不能满足要求。

如图1所示，中国专利CN1538359A提供了一种多功能三维构造模拟试验装置，该装置可在不同驱动力作用下沿X、Y、Z三个方向随机缩短或伸长，实现实际地质构造演化中的各种不同类型的驱动力作用下的构造变形；可以通过附件测定实验模型在各种不同类型力系作用下产生的水平位移和垂直位移值，测定施加到模型的构造应力值，实现了开展量化构造物理模拟实验。

该专利存在的问题是：

1）该专利采用在板材围成的箱体内放置实验材料，属于多方向多处加力的结构，机构复杂，并且在加力时需人工操作；

2）该专利的施力方式为直线式多点，人为因素大，质点只能沿着施力方向直线运动，而自然界的构造活动具有多样性、多方向的特点，具有推、挤、压、旋、扭等多种动力方式，采用本专利无法实现这些动力方式。

发明内容

为解决现有的构造模拟实验装置不能够确切地反映走滑构造模拟研究的作用过程的缺陷，本发明提供了一种走滑构造物理模拟实验装置及其操作方法。它能够实时真实记录走滑构造作用中质点的位移过程，可以使走滑构造模拟实验研究更切合实际。

本发明的技术方案如下：

走滑构造物理模拟实验装置，包括实验台1、实验模板2、实验材料、驱动模块、三维扫描仪4、摄录模块以及控制终端6；

所述实验模板2的数量为一对，其分别设置在所述实验台1的上表面，且二者侧部紧密接触；

所述实验材料上覆设置在一对所述实验模板2中央；

所述三维扫描仪4和摄录模块分别设置在所述实验材料上方；

所述驱动模块用于带动一对所述实验模板2产生相对运动，所述实验材料底部受到相对作用力，形成走滑构造；

所述三维扫描仪4用于记录所述实验材料中的三维质点在走滑构造模拟过程中的运动轨迹；

所述摄录模块用于动态或静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；

所述控制终端6用于向所述驱动模块发送控制指令，并接收所述三维扫描仪4和摄录模块的采集信息。

一对所述实验模板2之间的接触面为直线形面或Z字形面。

当接触面为直线形面时，一对所述实验模板2被驱动模块拉开时，其接触面处产生走滑断层；

当接触面为Z字形面时，一对所述实验模板被驱动模块拉开时，会产生拉张空间，所述实验材料中的砂料会从中央的拉开空间陷落，从而形成走滑拉张。

所述实验材料包括外壳体、砂体以及标识颗粒；

所述外壳体为周向封闭结构，所述砂体填充设置在所述外壳体内部，所述标识颗粒均匀分布在所述砂体的上表面；

所述标识颗粒的直径大于所述砂体的颗粒直径。

在具体实施中，

外壳体是在实验模板2的周边加上玻璃板以遮挡砂体外泄的隔板；

砂体为颗粒状或粉粒状，整体覆盖于一对实验模板2的中间部位；

标识颗粒为塑料材质的颗粒，其直径为所述砂体颗粒的2倍。

所述驱动模块为液压驱动模块、机械驱动模块或机电驱动模块中的其中一种；

所述驱动模块包括动力杆3-1和驱动部件3-2；

所述动力杆3-1的数量为一对，一对所述动力杆3-1分别设置在一对所述实验模板2侧部的相对位置处，且一对所述动力杆3-1分别与所述驱动部件3-2相连接；

所述控制终端6向所述驱动部件3-2发送控制指令，所述驱动部件3-2控制一对所述动力杆3-1带动一对所述实验模板2产生相对运动。

在具体实施中，所述驱动模块为机电驱动模块；

所述驱动部件3-2为伺服电机，所述伺服电机的输入端与所述控制终端6相连接、输出端通过铰链和齿轮与所述动力杆3-1相连接。

所述摄录模块包括支杆、照相机5-1以及摄像机5-2；

所述支杆包括定位轨道5-3和支架5-4；

所述定位轨道5-3位于所述实验台1上方，所述支架5-4垂直设置在所述定位轨道5-3两端；

所述支架5-4沿所述实验台1的边缘活动设置，所述定位轨道5-3沿所述支架5-4的长度方向活动设置；

所述照相机5-1和摄像机5-2活动设置在所述定位轨道5-3上；

所述定位轨道5-3为水平轨道、十字形轨道或环形轨道中的其中一种。

在具体实施中：

所述三维扫描仪4设置在所述实验模板2侧上方50～150cm处，所述三维扫描仪4的扫描频率为≤5秒/每帧，测量精度0.03mm；

所述控制终端6为计算机。

所述砂体的材质为石英砂、金钢砂以及重晶石粉中的其中一种；

经实践证明：石英砂是效果最优的材质。

利用所述的走滑构造模拟实验装置进行走滑构造模拟实验的操作方法，所述操作方法结合三维光学扫描技术、质点运动的动态跟踪技术、非接触式参数测量技术以及自动化控制技术，模拟走滑构造的物理过程，并对走滑构造的物理实验模型中的三维质点位移参数进行实时记录；

所述操作方法的具体步骤为，

步骤1，搭建所述实验装置步骤：

步骤1.1，将一对所述实验模板2设置在所述实验台1上，一对所述实验模板2侧部紧密接触，其接触面的横截面为直线或非直线；

步骤1.2，将所述外壳体设置在一对所述实验模板2周边，并将所述砂体填充在所述外壳体和一对所述实验模板2构成的箱体内；

步骤1.3，对所述标识颗粒进行上色处理，并将所述标识颗粒均匀放置在所述砂体的上表面，以便被三维扫描仪4识别；

步骤1.4，将一对所述动力杆3-1分别设置在一对所述实验模板2侧部的对称位置上，且一组所述动力杆3-1分别与所述伺服电机相连接，所述伺服电机连接至所述控制终端6；

步骤1.5，将所述三维扫描仪4固定设置在所述实验模板2侧上方50～150cm处，并将所述三维扫描仪4连接至所述控制终端6；

步骤1.6，将所述照相机5-1和摄像机5-2分别固定在所述定位轨道5-3上；

控制所述定位轨道5-3沿所述支架5-4的长度方向移动，使所述定位轨道5-3位于所述砂体上方；

控制所述照相机5-1和摄像机5-2沿所述定位轨道5-3移动，使所述照相机5-1和摄像机5-2位于所述砂体上方；

步骤2，参数设置步骤：

在所述控制终端6中设置实验参数，所述实验参数包括所述伺服电机的输出功率、加力方式、加力大小、加力时间，所述动力杆3-1的运动方向、运动速度、运动时间、运动距离；

步骤3，走滑构造物理模拟步骤：

启动所述伺服电机，利用所述控制终端6向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机旋转，并通过铰链和齿轮将所述伺服电机的旋转力转化成线性力，并带动一对所述动力杆3-1产生线性运动；一对所述动力杆3-1分别将一对所述实验模板2沿反向拉开，上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板2共同运动；

本发明采用底部模板运动施力的方式，与地球表面的构造板块动力作用方式十分相近，能够很好地反映自然界构造运动特征；在受到同一平面不在同一方向的作用力时，砂体的中间区域会产生扭动到错动的方式，从而形成走滑构造。

同时，控制所述三维扫描仪4对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机5-1静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机5-2动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述控制终端6；

步骤3.1，若一对所述实验模板2的接触面为水平面，则在二者的接合处产生相对滑动，即产生走滑断层，本次实验结束；

步骤3.2，若一对所述实验模板2的接触面为Z字形面，则二者在被拉开时，其接触面中部产生拉张空间，所述外壳体中央部分的砂体由所述拉张空间陷落，即形成走滑拉张空间，并跳转至步骤4；

步骤4，利用所述控制终端6向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机反转，所述伺服电机带动一对所述动力杆3-1产生与所述步骤3相反的线性运动，并将一对所述实验模板2沿闭合方向运动，直至所述步骤32形成的走滑拉张空间完全闭合；上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板2共同运动；

同时，控制所述三维扫描仪4对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机5-1静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机5-2动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述控制终端6；

步骤5，分析步骤：

通过所述控制终端6获取各所述标识颗粒在不同时间的运动位置坐标，从而获取各所述标识颗粒的移动方位和路线，即获取走滑构造模拟过程中所述标识颗粒的运动轨迹。

在具体实施中，

所述伺服电机的加力大小为100～2000KN；

所述动力杆3-1的运行速度为0.01～0.02米/小时。

走滑构造形变的作用过程是长期和慢长的，因此模拟实验的过程也相应的较慢，本发明的模拟装置中，实验模板的运行速度为每小时1～2cm，而三维光学扫描仪4的频率为≤5秒/每帧，测量精度0.03mm，完全可以实现实时地采集实验过程的质点位移变化数据采集，再现走滑构造运动的质点运动轨迹，进而分析复杂的走滑构造模型的三维变形过程。该装置能使走滑构造物理模拟方法更加精确和切合实际。所进行的走滑构造物理模拟实验对于解释和论证自然界中普遍存在的各种类型走滑构造的成因机制有重要的意义和研究价值。

本发明的特点在于：

1）采用动力杆精确控制实验模板的前进、后退或旋转的作用方式。

2）本装置的施力方式为底部实验模板带动实验材料运动，与地球表面的构造板块动力作用方式十分相近，能进行走滑、拉分、剪切、挤压、推覆等常见地质构造的模拟，分析走滑断裂形成、演化、改造关系和展布规律；研究走滑断裂与派生断裂组合特征；走滑断裂与拉伸盆地等的关系，能够很好地反映自然界构造运动特征。

3）高精度三维光学扫描系统记录模拟材料的质点运动参数，可进行三维质点位移的实时、非接触面扫描式参数采集方式。

4）自动摄录系统记录实验的整个过程：通过摄录影进行图像采集，记录地质构造模拟实验的演化过程。

5）本发明适用于地质构造研究领域中的走滑构造模拟研究，与现有技术相比，其最大优点在于采用了三维光学扫描技术，能够不失真地获取质点的实际运动过程参数，使模拟方法更加精确和切合实际，克服了以前无法进行三维实时和非接触式采集质点运动轨迹参数的缺陷。

附图说明

图1为现有技术的物理模拟实验装置的结构示意图；

图2为本发明的走滑构造物理模拟实验装置的结构示意图；

图3为一对实验模板被拉开之前的结构示意图；

图4为一对实验模板被拉开之后的结构示意图；

图5为质点的运动轨迹示意图；

附图标号说明：

1-实验台；2-实验模板；3-1动力杆；3-2驱动部件；

4-三维扫描仪；5-1照相机；5-2摄像机；5-3定位轨道；

5-4支架；6-控制终端；

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

具体实施方式

如图2所示，走滑构造物理模拟实验装置，包括实验台1、实验模板2、实验材料、驱动模块、三维扫描仪4、摄录模块以及计算机；

所述实验模板2的数量为一对，其分别设置在所述实验台1的上表面，且二者侧部紧密接触，其接触面为Z字形面。

所述实验材料上覆设置在一对所述实验模板2中央；

所述三维扫描仪4和摄录模块分别设置在所述实验材料上方；

其中，所述三维扫描仪4设置在所述实验模板2侧上方150cm处，所述三维扫描仪4的扫描频率为≤5秒/每帧，测量精度0.03mm；

所述驱动模块与一对所述实验模板2相连接；所述计算机分别与所述驱动模块和所述三维扫描仪4电连接；

所述实验材料包括外壳体、砂体以及标识颗粒；

所述外壳体为周向封闭的玻璃板；

砂体为石英砂颗粒，其设置在所述外壳体内部；

所述标识颗粒为塑料颗粒，其均匀分布在所述砂体的上表面；

所述标识颗粒的直径为所述砂体的颗粒直径的2倍。

所述驱动模块为机电驱动模块，其包括动力杆3-1和伺服电机；

所述动力杆3-1的数量为一对，一对所述动力杆3-1分别设置在一对所述实验模板2侧部的相对位置处，且一对所述动力杆3-1分别与所述伺服电机相连接；

所述摄录模块包括支杆、照相机5-1以及摄像机5-2；

所述支杆包括定位轨道5-3和支架5-4；

所述定位轨道5-3位于所述实验台1上方，所述支架5-4垂直设置在所述定位轨道5-3两端；

所述支架5-4沿所述实验台1的边缘活动设置，所述定位轨道5-3沿所述支架5-4的长度方向活动设置；

所述照相机5-1和摄像机5-2活动设置在所述定位轨道5-3上；

所述定位轨道5-3为水平轨道。

利用所述的走滑构造模拟实验装置进行走滑构造模拟实验的操作方法，所述操作方法的具体步骤为，

步骤1，搭建所述实验装置步骤：

步骤1.1，将一对所述实验模板2设置在所述实验台1上，一对所述实验模板2侧部紧密接触，二者的接触面为Z字形面；

步骤1.2，将所述外壳体设置在一对所述实验模板2周边以及上表面，并将所述砂体填充在所述外壳体和一对所述实验模板2构成的箱体内；

步骤1.3，将所述标识颗粒通过上色处理至白色，并将所述标识颗粒均匀放置在所述砂体的上表面，以便被三维扫描仪4识别；

步骤1.4，将一对所述动力杆3-1分别设置在一对所述实验模板2侧部的对称位置上，且一组所述动力杆3-1分别与所述伺服电机相连接，所述伺服电机连接至所述计算机；

步骤1.5，将所述三维扫描仪4固定设置在所述实验模板2侧上方150cm处，并将所述三维扫描仪4连接至所述计算机；

步骤1.6，将所述照相机5-1和摄像机5-2分别固定在所述定位轨道5-3上；

控制所述定位轨道5-3沿所述支架5-4的长度方向移动，使所述定位轨道5-3位于所述砂体上方；

控制所述照相机5-1和摄像机5-2沿所述定位轨道5-3移动，使所述照相机5-1和摄像机5-2位于所述砂体上方；

步骤2，参数设置步骤：

在所述控制终端6中设置实验参数，所述实验参数包括所述伺服电机的输出功率、加力方式、加力大小、加力时间，所述动力杆3-1的运动方向、运动速度、运动时间、运动距离；

步骤3，走滑构造物理模拟步骤：

如图3、图4所示，启动所述伺服电机，利用所述计算机向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机匀速旋转，并通过铰链和齿轮将所述伺服电机的旋转力转化成线性力，并带动一对所述动力杆3-1产生匀速线性运动；

其中，所述伺服电机的加力大小为200KN，所述动力杆3-1的运行速度为0.02米/小时。

一对所述动力杆3-1分别将一对所述实验模板2沿反向匀速拉开，一对所述实验模板2的接触面中部产生拉张空间，如图3所示的四边形空间，所述外壳体中央部分的砂体由所述拉张空间陷落，即形成走滑拉张空间；

上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板2共同运动；

同时，控制所述三维扫描仪4对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机5-1静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机5-2动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述计算机；

步骤4，利用所述计算机向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机反转，所述伺服电机带动一对所述动力杆3-1产生与所述步骤3相反的匀速线性运动，并将一对所述实验模板2沿闭合方向运动，直至所述步骤3形成的走滑拉张空间完全闭合；上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板2共同运动；

同时，控制所述三维扫描仪4对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机5-1静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机5-2动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述计算机；

步骤5，分析步骤：

如图5所示，通过所述计算机获取各所述标识颗粒在不同时间的运动位置坐标，从而获取各所述标识颗粒的移动方位和路线，即获取走滑构造模拟过程中所述标识颗粒的运动轨迹。

图5中的1号虚线代表质点1的运动轨迹，2号虚线代表质点2的运动轨迹，箭头方向代表质点的运动方向。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述实验装置包括实验台（1）、实验模板（2）、实验材料、驱动模块、三维扫描仪（4）、摄录模块以及控制终端（6）；

所述实验模板（2）的数量为一对，其分别设置在所述实验台（1）的上表面，且二者侧部紧密接触；

所述实验材料上覆设置在一对所述实验模板（2）中央；

所述三维扫描仪（4）和摄录模块分别设置在所述实验材料上方；

所述驱动模块用于带动一对所述实验模板（2）产生相对运动，所述实验材料底部受到相对作用力，形成走滑构造；

所述三维扫描仪（4）用于记录所述实验材料中的三维质点在走滑构造模拟过程中的运动轨迹；

所述摄录模块用于动态或静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；

所述控制终端（6）用于向所述驱动模块发送控制指令，并接收所述三维扫描仪（4）以及摄录模块的采集信息。

2.根据权利要求1所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

一对所述实验模板（2）之间的接触面为直线形或Z字形面。

3.根据权利要求1所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述实验材料包括外壳体、砂体以及标识颗粒；

所述外壳体为周向封闭结构，所述砂体填充设置在所述外壳体内部，所述标识颗粒均匀分布在所述砂体的上表面；

所述标识颗粒的直径大于所述砂体的颗粒直径。

4.根据权利要求3所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述砂体的材质为石英砂、金钢砂以及重晶石粉中的其中一种；

所述标识颗粒的材质为塑料。

5.根据权利要求1所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述驱动模块为液压驱动模块、机械驱动模块或机电驱动模块中的其中一种；

所述驱动模块包括动力杆（3-1）和驱动部件（3-2）；

所述动力杆（3-1）的数量为一对，一对所述动力杆（3-1）分别设置在一对所述实验模板（2）侧部的相对位置处，且一对所述动力杆（3-1）分别与所述驱动部件（3-2）相连接；

所述控制终端（6）向所述驱动部件（3-2）发送控制指令，所述驱动部件（3-2）控制一对所述动力杆（3-1）带动一对所述实验模板（2）产生相对运动。

6.根据权利要求5所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述驱动模块为机电驱动模块；

所述驱动部件（3-2）为伺服电机，所述伺服电机的输入端与所述控制终端（6）相连接、输出端通过铰链和齿轮与所述动力杆（3-1）相连接。

7.根据权利要求1所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述摄录模块包括支杆、照相机（5-1）以及摄像机（5-2）；

所述支杆包括定位轨道（5-3）和支架（5-4）；

所述定位轨道（5-3）位于所述实验台（1）上方，所述支架（5-4）垂直设置在所述定位轨道（5-3）两端；

所述支架（5-4）沿所述实验台（1）的边缘活动设置，所述定位轨道（5-3）沿所述支架（5-4）的长度方向活动设置；

所述照相机（5-1）和摄像机（5-2）活动设置在所述定位轨道（5-3）上；

所述定位轨道（5-3）为水平轨道、十字形轨道或环形轨道中的其中一种。

8.根据权利要求1所述的走滑构造物理模拟实验装置，其特征在于：

所述三维扫描仪（4）设置在所述实验模板（2）侧上方50～150cm处，所述三维扫描仪（4）的扫描频率为≤5秒/每帧，测量精度0.03mm；

所述控制终端（6）为计算机。

9.利用权利要求1～8所述的走滑构造模拟实验装置进行走滑构造模拟实验的操作方法，其特征在于：

所述操作方法结合三维光学扫描技术、质点运动的动态跟踪技术、非接触式参数测量技术以及自动化控制技术，模拟走滑构造的物理过程，并对走滑构造的物理实验模型中的三维质点位移参数进行实时记录；

所述操作方法的具体步骤为，

步骤1，搭建所述实验装置步骤：

步骤1.1，将一对所述实验模板（2）设置在所述实验台（1）上，一对所述实验模板（2）侧部紧密接触，其接触面的横截面为直线或非直线；

步骤1.2，将所述外壳体设置在一对所述实验模板（2）周边，并将所述砂体填充在所述外壳体和一对所述实验模板（2）构成的箱体内；

步骤1.3，对所述标识颗粒进行上色处理，并将所述标识颗粒均匀放置在所述砂体的上表面；

步骤1.4，将一对所述动力杆（3-1）分别设置在一对所述实验模板（2）侧部的对称位置上，且一组所述动力杆（3-1）分别与所述伺服电机相连接，所述伺服电机连接至所述控制终端（6）；

步骤1.5，将所述三维扫描仪（4）固定设置在所述实验模板（2）侧上方50～150cm处，并将所述三维扫描仪（4）连接至所述控制终端（6）；

步骤1.6，将所述照相机（5-1）和摄像机（5-2）分别固定在所述定位轨道（5-3）上；

控制所述定位轨道（5-3）沿所述支架（5-4）的长度方向移动，使所述定位轨道（5-3）位于所述砂体上方；

控制所述照相机（5-1）和摄像机（5-2）沿所述定位轨道（5-3）移动，使所述照相机（5-1）和摄像机（5-2）位于所述砂体上方；

步骤2，参数设置步骤：

在所述控制终端（6）中设置实验参数，所述实验参数包括所述伺服电机的输出功率、加力方式、加力大小、加力时间，所述动力杆（3-1）的运动方向、运动速度、运动时间、运动距离；

步骤3，走滑构造物理模拟步骤：

启动所述伺服电机，利用所述控制终端（6）向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机旋转，并通过铰链和齿轮将所述伺服电机的旋转力转化成线性力，并带动一对所述动力杆（3-1）产生线性运动；一对所述动力杆（3-1）分别将一对所述实验模板（2）沿反向拉开，上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板（2）共同运动；

同时，控制所述三维扫描仪（4）对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机（5-1）静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机（5-2）动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述控制终端（6）；

步骤3.1，若一对所述实验模板（2）的接触面为水平面，则在二者的接合处产生相对滑动，即产生走滑断层，本次实验结束；

步骤3.2，若一对所述实验模板（2）的接触面为Z字形面，则二者在被拉开时，其接触面中部产生拉张空间，所述外壳体中央部分的砂体由所述拉张空间陷落，即形成走滑拉张空间，并跳转至步骤4；

步骤4，利用所述控制终端（6）向所述伺服电机发送控制信号，使所述伺服电机反转，所述伺服电机带动一对所述动力杆（3-1）产生与所述步骤3相反的线性运动，并将一对所述实验模板（2）沿闭合方向运动，直至所述步骤32形成的走滑拉张空间完全闭合；上覆的所述砂体以及标识颗粒随一对所述实验模板（2）共同运动；

同时，控制所述三维扫描仪（4）对所述砂体表面的标识颗粒进行光学扫描，采集所述标识颗粒的运动位置参数；通过所述照相机（5-1）静态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；通过所述摄相机（5-2）动态记录所述实验材料的走滑构造模拟过程；并将采集结果传输至所述控制终端（6）；

步骤5，分析步骤：

通过所述控制终端（6）获取各所述标识颗粒在不同时间的运动位置坐标，从而获取各所述标识颗粒的移动方位和路线，即获取走滑构造模拟过程中所述标识颗粒的运动轨迹。

10.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于：所述伺服电机的加力大小为100～2000KN；

所述动力杆（3-1）的运行速度为0.01～1米/小时。