CN116778798A - 一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱，包括第一箱体，用于模拟上盘；第二箱体，用于模拟下盘；断层箱体，设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间，包括一个以上的第三箱体；推动机构，用于对所述第一箱体进行推动；隧道衬砌模型，分别穿过所述第一箱体、所述断层箱体和所述第二箱体。本发明通过设置第一箱体、第二箱体和一个以上的第三箱体，并通过设置推动机构，通过对第一箱体进行推动，能够模拟活动断裂带内多个断层的联动位错，从而方便进行模拟实验。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程抗错抗断设计实验领域，尤其涉及一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱。
背景技术
随着国家重大工程建设的全面推进，复杂艰险山区交通线路工程方案选择中将优先采用隧道工程。我国西部地区多处于高烈度地震区，板块活动频率高、活动断裂密布、构造地质作用强烈，深埋长大隧道面临着穿越活动断裂带或临近断层建设的巨大风险，穿越活动断裂隧道结构的抗错、抗断设计面临巨大的挑战。
断层是指岩石受构造应力作用产生断裂，岩层或岩体沿断裂面发生显著位移的地质构造层。岩层或岩体发生断裂位移的破裂面叫做断层面，断层面两侧相对移动的岩层或岩体。当断层面倾斜或水平时，位于断层面上方的断盘称为上盘，位于断层面下方的断盘称为下盘。
跨断层隧道由于断裂面的存在，隧道结构在断层错动情况下极易在断裂面附近产生大位错，导致剪切破坏，严重威胁到交通运营以及人们的生命财产安全。因此，跨断层隧道衬砌结构的抗错断设计问题就显得尤为重要。目前国内学者在进行衬砌结构的抗错断设计时往往通过模拟试验的方法，而断层错动试验中对断层的模拟通常是将其简化成一个断层错动面，把错动过程理想化为两侧岩体沿断层面的相对滑移，据此观察受错动影响的结构模型的变形、破坏和状态。这些假设和做法的科学合理性尚有待检验。在某铁路沿线隧道的现场勘查发现，上、下盘之间并不是沿断层交界处的某一平面错动的，上、下盘围岩之间存在几十米乃至几百米宽的断层破碎带，破碎带内存在着多条断层破裂面，活动盘的运动带动着破碎带内的各主断层及次级断层发生不同程度和形式的错动，活动断裂带在走滑、倾滑条件下的位移分布往往呈阶梯状，体现在地表多级陡坎的存在。
因此，目前急需设计一种能够反应大型活动断裂带内多断层联动位错运动模式的模型箱。
发明内容
本发明的目的是解决上述的不足，提供一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱，包括：
第一箱体，用于模拟上盘；
第二箱体，用于模拟下盘；
断层箱体，设置在所述第一箱体和所述第二箱体之间，包括一个以上的第三箱体；
推动机构，用于对所述第一箱体进行推动；
隧道衬砌模型，分别穿过所述第一箱体、所述断层箱体和所述第二箱体。
进一步的，所述第二箱体和所述第三箱体的底部设置有工字钢，所述第一箱体的底部设置有地牛，所述第三箱体的底部设置有夹层，所述夹层内设置有滚轴。
进一步的，所述推动机构包括设置在所述第一箱体一侧的地脚螺栓和设置在所述地脚螺栓与所述第一箱体之间的千斤顶。
进一步的，所述第一箱体、所述第二箱体和所述第三箱体上分别设置有向外延伸的外伸钢板，所述第一箱体与所述第三箱体、所述第三箱体之间和所述第三箱体与所述第二箱体之间的外伸钢板通过夹持件连接。
进一步的，所述夹持件包括用于夹持所述外伸钢板的π型夹具和用于对所述π型夹具进行定位的定位件。
进一步的，所述定位件包括穿过所述π型夹具和所述外伸钢板的定位轴和与所述定位轴配合的螺帽。
进一步的，所述π型夹具和所述外伸钢板上设置有供所述定位轴穿过的铣槽。
进一步的，位于所述π型夹具之间的所述外伸钢板之间设置有聚乙烯板。
对比现有技术，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过设置第一箱体、第二箱体和一个以上的第三箱体，并通过设置推动机构，通过对第一箱体进行推动，能够模拟活动断裂带内多个断层的联动位错，从而方便进行模拟实验；
(2)本发明通过在第二箱体和第三箱体的底部设置工字钢，能够对第二箱体、第三箱体进行固定和定位，并通过设置地牛和滚轴，从而方便了第一箱体和第三箱体的移动，便于通过千斤顶模拟第一箱体和第三箱体的移动量；
(3)本发明通过设置π型夹具，并配合定位轴和螺帽，能够实现对π型夹具的定位，并通过在π型夹具上设置铣槽，从而能够通过铣槽的长度限制最大位错量，并通过拧紧或拧松螺帽，能够控制断层滑动面的数量，实现不同数量断层联动位错的模拟。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的立体图。
图2为本发明一实施例的仰视结构示意图。
图3为图1中A部分的放大示意图。
图中：1、第一箱体；2、第二箱体；3、断层箱体；31、第三箱体；4、推动机构；5、隧道衬砌模型；21、工字钢；11、地牛；32、滚轴；33、夹层；34、钢板；41、地脚螺栓；42、千斤顶；6、外伸钢板；7、夹持件；71、π型夹具；72、定位件；721、定位轴；722、螺帽；73、铣槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3。
本发明链式迁移联动断层走滑错动模型箱，包括：
第一箱体1，用于模拟上盘；
第二箱体2，用于模拟下盘；
断层箱体3，设置在所述第一箱体1和所述第二箱体2之间，包括一个以上的第三箱体31；
推动机构4，用于对所述第一箱体1进行推动；
隧道衬砌模型5，分别穿过所述第一箱体1、所述断层箱体3和所述第二箱体2。
在进行模拟时，通过推动机构4对第一箱体1进行推动，第一箱体1带动一个以上的第三箱体31模拟活动断裂带内多个断层的联动位错，并通过穿过第一箱体1、多个第三箱体31断层箱体3和第二箱体2的隧道衬砌模型5模拟隧道衬砌，能够方便实现联动断层错动模拟。
在一实施例中，所述第二箱体2和所述第三箱体31的底部设置有工字钢21，所述第一箱体1的底部设置有地牛11，所述第三箱体31的底部设置有夹层33，所述夹层33内设置有滚轴32，所述夹层33包括设置在所述工字钢21上的钢板34，所述滚轴32设置在所述第三箱体31的底部并在所述钢板34上滑动。这样设计，通过设置工字钢21，能够实现对第二箱体2和第三箱体31进行固定，并通过设置地牛11和滚轴32，方便了第一箱体1和第三箱体31的移动，从而方便模拟第一箱体1和第三箱体31的错动。
在一实施例中，所述推动机构4包括设置在所述第一箱体1一侧的地脚螺栓41和设置在所述地脚螺栓41与所述第一箱体1之间的千斤顶42。这样设计，通过设置地脚螺栓41，便于对千斤顶42进行安装，并通过地脚螺栓41能够对千斤顶42进行定位，保证千斤顶42使用的过程中，能够将第一箱体1推动，从而进行模拟实验。
在一实施例中，所述第一箱体1、所述第二箱体2和所述第三箱体31上分别设置有向外延伸的外伸钢板6，所述第一箱体1与所述第三箱体31、所述第三箱体31之间和所述第三箱体31与所述第二箱体2之间的外伸钢板6通过夹持件7连接。这样设计，通过设置夹持件7，能够控制第一箱体1、第二箱体2和第三箱体31的纵向变形，实现各箱体之间的链式联动位错。
在一实施例中，所述夹持件7包括用于夹持所述外伸钢板6的π型夹具71和用于对所述π型夹具71进行定位的定位件72。这样设计，通过设置π型夹具71，能够方便对第一箱体1、第三箱体31和第二箱体2上的外伸钢板6进行夹持，并通过定位件72对π型夹具71进行定位，方便了对第一箱体1、第二箱体2和第三箱体31进行限位。
在一实施例中，所述定位件72包括穿过所述π型夹具71和所述外伸钢板6的定位轴721和与所述定位轴721配合的螺帽722。这样设计，通过设置定位轴721和螺帽722的配合，实现对π型夹具71的定位，并通过对螺帽722进行旋紧或旋松，能够根据需要模拟断层的数量，拧紧全部螺帽722，则断层数量为零，模拟实验仅包含上、下盘和一个破裂面的错动模式；拧松全部螺帽722，则可模拟包含上、下盘的三个断层的链式联动错动模式。
在一实施例中，所述π型夹具71和所述外伸钢板6上设置有供所述定位轴721穿过的铣槽73。这样设计，通过调整定位轴721在铣槽73处的位置，铣槽73的长度直接限制最大位错量，通过拧紧与拧松定位轴721两侧的螺帽722来控制断层的数量，实现不同数量断层联动位错的模拟。
在一实施例中，位于所述π型夹具71之间的所述外伸钢板6之间设置有聚乙烯板。这样设计，通过设置聚乙烯板，能够减少断层联动位错时的摩擦力，方便断层联动位错模拟实验的进行，避免对错动过程造成影响。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：包括：
第一箱体(1)，用于模拟上盘；
第二箱体(2)，用于模拟下盘；
断层箱体(3)，设置在所述第一箱体(1)和所述第二箱体(2)之间，包括一个以上的第三箱体(31)；
推动机构(4)，用于对所述第一箱体(1)进行推动；
隧道衬砌模型(5)，分别穿过所述第一箱体(1)、所述断层箱体(3)和所述第二箱体(2)。
2.如权利要求1所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述第二箱体(2)和所述第三箱体(31)的底部设置有工字钢(21)，所述第一箱体(1)的底部设置有地牛(11)，所述第三箱体(31)的底部设置有夹层(33)，所述夹层(33)内设置有滚轴(32)。
3.如权利要求1或2所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述推动机构(4)包括设置在所述第一箱体(1)一侧的地脚螺栓(41)和设置在所述地脚螺栓(41)与所述第一箱体(1)之间的千斤顶(42)。
4.如权利要求1或2所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述第一箱体(1)、所述第二箱体(2)和所述第三箱体(31)上分别设置有向外延伸的外伸钢板(6)，所述第一箱体(1)与所述第三箱体(31)、所述第三箱体(31)之间和所述第三箱体(31)与所述第二箱体(2)之间的外伸钢板(6)通过夹持件(7)连接。
5.如权利要求4所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述夹持件(7)包括用于夹持所述外伸钢板(6)的π型夹具(71)和用于对所述π型夹具(71)进行定位的定位件(72)。
6.如权利要求5所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述定位件(72)包括穿过所述π型夹具(71)和所述外伸钢板(6)的定位轴(721)和与所述定位轴(721)配合的螺帽(722)。
7.如权利要求5所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：所述π型夹具(71)和所述外伸钢板(6)上设置有供所述定位轴(721)穿过的铣槽(73)。
8.如权利要求5所述的链式迁移联动断层走滑错动模型箱，其特征在于：位于所述π型夹具(71)之间的所述外伸钢板(6)之间设置有聚乙烯板。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117538004A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 成都理工大学 | 模拟活动断层或断层带动力错断效应的试验系统及方法 |
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2023
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| CN117538004B (zh) * | 2024-01-09 | 2024-04-19 | 成都理工大学 | 模拟活动断层或断层带动力错断效应的试验系统及方法 |
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