CN111127993A - 一种简化的逆断层错动离心模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简化的逆断层错动离心模拟装置，包括箱体、钢板，钢板所在面与箱体底面垂直；钢板将箱体分割成大、小两个空间，箱体的大空间设有固定盘、错动盘、三角固定边界，固定盘、错动盘的接触面为斜面，且斜面的上方为错动盘，斜面的下方为固定盘，错动盘、三角固定边界的接触面和固定盘、错动盘的接触面平行，固定盘的下方固连有支撑柱，错动盘的下方固连有液压缸；箱体一侧设有有机玻璃观察窗。本发明可以模拟高离心场下的逆断层错动过程，固定盘可在高重力值离心场中保持平稳性，错动盘可平稳上升，边界密封性好、摩擦力小，实验过程中装置不会受到破坏，实验原理易懂，操作方法简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及地震工程实验技术领域，具体是指一种简化的逆断层错动离心模拟装置。
背景技术
强震发震断层引起的上覆土体永久变形及地表破裂是建设工程中备受关注的问题之一，但地表破裂震害实例较少，无法从中得到大家公认的普遍规律，常规重力环境下的模型试验又难以模拟厚达几十米乃至上百米的土体破坏过程，只有高重力值下的离心场才能弥补模型缩尺而造成的原型自重应力损失，使缩尺的模型与原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，其试验结果更为可靠。近年来随着土工离心模拟技术的迅猛发展，断层离心模拟试验越来越多的受到研究者们的青睐，通过对比正断层离心试验发现，逆断层的离心试验数量仅为正断层的一半，且模拟最大厚度普遍较小，主要原因是逆断层离心模拟试验需要克服上覆土体在高重力值时产生的N倍重力做功，这对底部错动装置和设备稳定性要求较高。一是要尽量提高边界的密封性，才能确保整个错动过程中不会产生砂土渗漏现象，二是要尽量降低边界的摩擦力，才能降低千斤顶推举过程中遇到的阻力，三是要尽量提高装置的强度，减少各种复杂的构件，确保在高离心场下稳定可靠，同时最大限度降低装置的重量，控制在离心机吊篮有效荷载之内，才能确保试验的成功。因此，如何在有限的离心机试验平台尺寸上有效模拟较厚土层的逆断层错动过程，实现对整个上覆土体的观测，并达到逆断层错动的上述三点要求，是逆断层错动离心模拟试验中的技术难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种简化的逆断层错动离心模拟装置。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种简化的逆断层错动离心模拟装置：包括箱体、固连于箱体内部的钢板，所述钢板所在面与箱体底面垂直；所述钢板将箱体分割成大、小两个空间，所述箱体的大空间内沿中部向一侧设有固定盘，所述箱体的大空间内沿中部向另一侧设有错动盘，所述错动盘的远离固定盘侧设有三角固定边界，所述固定盘、错动盘、三角固定边界相互配合使箱体的大空间内分割成上、下两个空间，所述固定盘、错动盘的接触面为斜面，且斜面的上方为所述错动盘，斜面的下方为所述固定盘，所述错动盘、三角固定边界的接触面和固定盘、错动盘的接触面平行，所述固定盘的下方固连有支撑柱，所述支撑柱与箱体底部固连，所述错动盘的下方固连有液压缸，所述液压缸的杆体与错动盘固连，所述液压缸的缸体通过固定底座与箱体底部固连；所述箱体一侧设有有机玻璃观察窗，所述有机玻璃观察窗带有刻度。
作为改进，所述液压缸的延伸方向与固定盘、错动盘的接触面平行，所述液压缸的杆体伸出端位于错动盘的质心位置。
作为改进，所述箱体的小空间内放置液压泵，所述钢板底部设有用于通过管线的通孔，所述液压缸与液压泵连接。
作为改进，所述箱体上方设有支架，所述支架上安装有有线激光位移传感器。
作为改进，所述有机玻璃观察窗前安装有摄像装置。
作为改进，所述固定盘、错动盘的接触面粘贴聚四氟乙烯材料，所述错动盘上部放置PVC防渗板。
作为改进，所述错动盘采用铝合金。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明可以模拟高离心场下的逆断层错动过程，固定盘可在高重力值离心场中保持平稳性，错动盘可平稳上升，边界密封性好、摩擦力小，实验过程中装置不会受到破坏，可重复使用，用于解决逆断层在高重力值中难以模拟的问题，实验原理易懂，操作方法简单方便，具有很好的实用性。
附图说明
图1是本发明一种简化的逆断层错动离心模拟装置的结构示意图。
图2是本发明一种简化的逆断层错动离心模拟装置的从错动盘质心位置的剖视图。
图3是本发明一种简化的逆断层错动离心模拟装置的实验原理图。
如图所示：1、箱体，2、钢板，3、固定盘，4、错动盘，5、三角固定边界，6、支撑柱，7、液压缸，8、固定底座，9、有机玻璃观察窗，10、支架，11、有线激光位移传感器，12、摄像装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种简化的逆断层错动离心模拟装置做进一步的详细说明。
结合附图1-3，一种简化的逆断层错动离心模拟装置，包括箱体1、固连于箱体1内部的钢板2，所述钢板2所在面与箱体1底面垂直；所述钢板2将箱体1分割成大、小两个空间，所述箱体1的大空间内沿中部向一侧设有固定盘3，所述箱体1的大空间内沿中部向另一侧设有错动盘4，所述错动盘4的远离固定盘3侧设有三角固定边界5，所述固定盘3、错动盘4、三角固定边界5相互配合使箱体1的大空间内分割成上、下两个空间，所述固定盘3、错动盘4的接触面为斜面，且斜面的上方为所述错动盘4，斜面的下方为所述固定盘3，所述错动盘4、三角固定边界5的接触面和固定盘3、错动盘4的接触面平行，所述固定盘3的下方固连有支撑柱6，所述支撑柱6与箱体1底部固连，所述错动盘4的下方固连有液压缸7，所述液压缸7的杆体与错动盘4固连，所述液压缸7的缸体通过固定底座8与箱体1底部固连；所述箱体1一侧设有有机玻璃观察窗9，所述有机玻璃观察窗9带有刻度。
所述液压缸7的延伸方向与固定盘3、错动盘4的接触面平行，所述液压缸7的杆体伸出端位于错动盘4的质心位置。
所述箱体1的小空间内放置液压泵，所述钢板2底部设有用于通过管线的通孔，所述液压缸7与液压泵连接。
所述箱体1上方设有支架10，所述支架10上安装有有线激光位移传感器11。
所述有机玻璃观察窗9前安装有摄像装置12。
所述固定盘3、错动盘4的接触面粘贴聚四氟乙烯材料，所述错动盘4上部放置PVC防渗板。
所述错动盘4采用铝合金。
本发明在具体实施时，固定盘3作为下降盘，错动盘4作为上升盘，根据箱体1尺寸在固定盘3、错动盘4上部制备所需土体，制备完毕后通过液压管线连接液压泵和液压缸7，同时做好有线激光位移传感器11、摄像装置12、及相应控制装置的调试工作，开启液压泵，驱动液压缸7伸出推举错动盘4斜向上升，进行逆断层的错动模拟，通过有线激光位移传感器11、摄像装置12观察土体地表和剖面的变形破坏规律，为后期的处理提供原始数据。
本发明可以模拟高离心场下的逆断层错动过程，固定盘可在高重力值离心场中保持平稳性，错动盘可平稳上升，边界密封性好、摩擦力小，实验过程中装置不会受到破坏，可重复使用，用于解决逆断层在高重力值中难以模拟的问题，实验原理易懂，操作方法简单方便，具有很好的实用性。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：包括箱体(1)、固连于箱体(1)内部的钢板(2)，所述钢板(2)所在面与箱体(1)底面垂直；
所述钢板(2)将箱体(1)分割成大、小两个空间，所述箱体(1)的大空间内沿中部向一侧设有固定盘(3)，所述箱体(1)的大空间内沿中部向另一侧设有错动盘(4)，所述错动盘(4)的远离固定盘(3)侧设有三角固定边界(5)，所述固定盘(3)、错动盘(4)、三角固定边界(5)相互配合使箱体(1)的大空间内分割成上、下两个空间，所述固定盘(3)、错动盘(4)的接触面为斜面，且斜面的上方为所述错动盘(4)，斜面的下方为所述固定盘(3)，所述错动盘(4)、三角固定边界(5)的接触面和固定盘(3)、错动盘(4)的接触面平行，所述固定盘(3)的下方固连有支撑柱(6)，所述支撑柱(6)与箱体(1)底部固连，所述错动盘(4)的下方固连有液压缸(7)，所述液压缸(7)的杆体与错动盘(4)固连，所述液压缸(7)的缸体通过固定底座(8)与箱体(1)底部固连；
所述箱体(1)一侧设有有机玻璃观察窗(9)，所述有机玻璃观察窗(9)带有刻度。
2.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述液压缸(7)的延伸方向与固定盘(3)、错动盘(4)的接触面平行，所述液压缸(7)的杆体伸出端位于错动盘(4)的质心位置。
3.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述箱体(1)的小空间内放置液压泵，所述钢板(2)底部设有用于通过管线的通孔，所述液压缸(7)与液压泵连接。
4.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述箱体(1)上方设有支架(10)，所述支架(10)上安装有有线激光位移传感器(11)。
5.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述有机玻璃观察窗(9)前安装有摄像装置(12)。
6.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述固定盘(3)、错动盘(4)的接触面粘贴聚四氟乙烯材料，所述错动盘(4)上部放置PVC防渗板。
7.根据权利要求1所述的一种简化的逆断层错动离心模拟装置，其特征在于：所述错动盘(4)采用铝合金。
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