CN117309648B - 一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，所述试验装置包括第一移动单元、第二移动单元和应力模拟单元，所述第一移动单元包括第一支撑台和第二支撑台，所述第二移动单元包括第一移动箱体、第二移动箱体和容置空间，所述应力模拟单元包括支撑架和应力模拟组件，所述待测模型置于所述应力模拟组件内。本发明通过应力模拟单元模拟地层深部土体的应力水平，通过该试验装置模拟三轴向地层深部发生的断层作用，进而研究在发生地震时，三轴向地震断层作用对处于地层深部土体应力作用下的建筑工程结构的影响。

Description

一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置

技术领域

本发明涉及地震断层现象模拟装置研发技术领域，尤其涉及一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置。

背景技术

在如今的地震断层相关的科学研究中，用于模拟各种地震断层情况的物理模拟装置至关重要。然而，现有技术中对于地震断层进行模拟的装置多是模拟地表处的断层，缺少地层深部断层的模拟，尤其是模拟出待测模型在地层深部土体中的应力水平。

因此，如何提供一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，模拟地层深部土体的应力水平的同时，研究三轴向地震断层错动对土木工程结构的影响是本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

针对上述存在问题，本发明旨在提供一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，至少解决上述一种技术问题。

为至少解决上述技术问题，本发明提供了一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，以模拟地层深部土体的应力水平，并研究三轴向地震断层错动对待测模型的影响，所述试验装置设置于基坑内，其特征在于，所述试验装置包括：第一移动单元，所述第一移动单元包括第一支撑台和第二支撑台，所述第一支撑台的底部和所述第二支撑台的底部分别与所述基坑的底部滑动连接，所述第一支撑台与所述第二支撑台相邻布设并活动连接，使得所述第一支撑台与所述第二支撑台可以相对或相向移动；第二移动单元，所述第二移动单元包括第一移动箱体和第二移动箱体，所述第一移动箱体和所述第二移动箱体的内部均为中空结构，所述第一移动箱体和所述第二移动箱体相接触以通过所述中空结构形成一容置空间；应力模拟单元，所述应力模拟单元布设在所述容置空间内，所述应力模拟单元包括若干个应力模拟组件，若干个所述应力模拟组件按照预设的间隙合围形成加压区域和放置区域，所述放置区域用于放置所述待测模型，所述加压区域包络在所述放置区域的外围，所述应力模拟组件与所述第一移动箱体的内侧壁或者所述第二移动箱体的内侧壁固定连接；其中，所述第一移动箱体布设于所述第一支撑台的顶部并与所述第一支撑台活动连接，所述第一移动箱体相对于所述第一支撑台的移动方向垂直于所述第一支撑台相对于所述第二支撑台的移动方向，所述第二移动箱体布设于所述第二支撑台的顶部并与所述第二支撑台驱动连接。

优选地，每一个所述应力模拟组件包括：弧形加压器，所述弧形加压器设置于所述容置空间内；若干个第七液压缸，在所述弧形加压器的外壁上沿所述弧形加压器的轴线方向间隔分布，每一个所述第七液压缸的输出端与所述弧形加压器的外壁固定连接，与所述输出端相对立的所述第七液压缸的固定端与所述第一移动箱体的内侧壁或者所述第二移动箱体的内侧壁固定连接。

优选地，每一个所述弧形加压器包括：第一圆弧板，所述第一圆弧板的凸面与所述第七液压缸的输出端固定连接；第二圆弧板，所述第二圆弧板与所述第一圆弧板同圆心分布；若干个弹簧，若干个所述弹簧的一端沿所述第一圆弧板的轴线方向固定于所述第一圆弧板的凹面上，另一端沿所述第二圆弧板的轴线方向固定于所述第二圆弧板的凸面上，以此在所述第一圆弧板和所述第二圆弧板形成所述加压区域；其中，若干个所述弧形加压器围设于所述待测模型的外围，并通过若干个对应的所述第二圆弧板合围形成所述放置区域，所述待测模型位于所述放置区域中以抵压所述第二圆弧板，使得所述第二圆弧板在所述加压区域内相对移动。

优选地，所述弧形加压器的数量是4个，4个所述弧形加压器以所述待测模型的轴线方向为中心轴对称分布。

优选地，所述第二圆弧板的凹面设置有橡胶垫，使得所述待测模型通过所述橡胶垫抵于所述第二圆弧板的凹面上。

优选地，所述第一移动箱体的顶部为敞口，所述敞口处设置有可拆卸式的第一顶板，所述第二移动箱体的顶部为敞口，所述敞口处设置有可拆卸式的第二顶板。

优选地，所述第一移动箱体远离所述第二移动箱体的侧面上设置有第一透明玻璃板，以通过所述第一透明玻璃板观察所述容置空间内部的待测模型；和/或，所述第二移动箱体远离所述第一移动箱体的侧面上设置有第二透明玻璃板，以通过所述第二透明玻璃板观察所述容置空间内部的待测模型。

优选地，所述第一支撑台与所述基坑的底部之间布设有第一导轨，所述第一导轨的固定部固定安装于所述基坑的底部，所述第一导轨的移动部固定安装于所述第一支撑台的底部，所述第一导轨的固定部嵌设在所述第一导轨的移动部中，并可相对所述第一导轨的移动部滑动；所述第二支撑台与所述基坑的底部之间布设有第二导轨，所述第二导轨的固定部固定安装于所述基坑的底部，所述第二导轨的移动部固定安装于所述第二支撑台的底部，所述第二导轨的固定部嵌设在所述第二导轨的移动部中，并可相对所述第二导轨的移动部滑动；所述第一移动箱体与所述第一支撑台的活动连接部位处布设有第三导轨，所述第三导轨的固定端固定安装于所述第一支撑台上，所述第三导轨的移动部固定安装于所述第一移动箱体上，所述第三导轨的固定部嵌设在所述第三导轨的移动部中，并可相对所述第三导轨的移动部滑动；所述第二移动箱体与所述基坑的侧壁上布设有第四导轨，所述第四导轨固定部固定安装于所述基坑的侧壁上，所述第四导轨的移动部固定安装于所述第二移动箱体的侧壁上，所述第四导轨的固定部嵌设在所述第四导轨的移动部中，并可相对所述第四导轨的移动部滑动；其中，所述第一导轨与所述第二导轨平行布设，使得所述第一支撑台可相对或相向于所述第二支撑台移动，所述第一导轨的布设方向、所述第三导轨的布设方向及所述第四导轨的布设方向两两垂直，且所述第一导轨的布设方向与所述第三液压缸的伸缩方向平行。

优选地，所述第一支撑台的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第一液压缸，每一个所述第一液压缸的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，所述第一液压缸的输出端与所述第一支撑台的侧壁固定连接；所述第二支撑台的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第二液压缸，每一个所述第二液压缸的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，所述第二液压缸的输出端与所述第二支撑台的侧壁固定连接；所述第一支撑台与所述第二支撑台之间连接有第三液压缸和第四液压缸，所述第三液压缸的固定端与所述第一支撑台的另一侧壁固定连接，所述第三液压缸的输出端与所述第二支撑台的另一侧壁固定连接，所述第四液压缸的输出端与所述第一支撑台的另一侧壁固定连接，所述第四液压缸的固定端与所述第二支撑台的另一侧壁固定连接；其中，所述第一液压缸、所述第二液压缸、所述第三液压缸和所述第四液压缸的伸缩方向相平行。

优选地，所述第一移动箱体与所述第二移动箱体相邻的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第五液压缸，每一个所述第五液压缸的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，每一个所述第一液压缸的输出端与所述第一移动箱体的侧壁固定连接，所述第五液压缸的伸缩方向与所述第一液压缸的伸缩方向相垂直；所述第二支撑台的内部设置有第六液压缸，所述第六液压缸的固定端固定于所述第二支撑台的底部，所述第六液压缸的输出端与所述第二移动箱体的底部固定连接，以通过所述第六液压缸驱动所述第二移动箱体相对所述第一移动箱体移动；其中，所述第六液压缸的伸缩方向、所述第一液压缸的伸缩方向及所述第五液压缸的伸缩方向在空间上两两相垂直。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

具体的，本发明提供了一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，通过将若干个应力模拟组件按照预设的间隙合围形成加压区域和放置区域，将待测模型置于应力模拟组件的放置区域中，加压区域包络在放置区域的外围，以通过加压区域为放置区域中的待测模型提供环绕的压力作用，从而实现通过该应力模拟组件为待测模型模拟地层深部土体的应力水平，进而模拟建筑工程处于地层深处时所受到的应力作用，通过在第一移动箱体和第二移动箱体形成的容置空间以为待测模型及应力模拟组件提供容置空间和试验环境；通过将第一支撑台和第二支撑台设置为活动连接，且均可相对于基坑移动，使得第一支撑台和第二支撑台在相对于基坑移动的同时，第一支撑台和第二支撑台之间也可以相对或相向移动，通过将第一移动箱体活动设置在第一支撑台上，将第二移动箱体设置在第二支撑台上，以通过第一支撑台和第二支撑台之间的相对或相向移动，带动第一移动箱体和第二移动箱体之间的相对或相向移动，以为处于第一移动箱体和第二移动箱体内部的待测模型形成第一方向的断层作用；通过第一移动箱体相对于第一支撑台的移动，使得第一移动箱体相对于第二移动箱体移动，从而为处于第一移动箱体和第二移动箱体内部的待测模型形成第二方向的断层作用；通过将第二移动箱体与第二支撑台驱动连接，以通过驱动作用使得第二移动箱体相对于第一移动箱体移动，从而为处于第一移动箱体和第二移动箱体内部的待测模型形成第三方向的断层作用，上述断层作用的第一方向、第二方向和第三方向在空间上两两垂直，从而模拟三轴向地层深部发生的断层作用，进而研究在发生地震时，三轴向地震断层作用对处于地层深部土体应力作用下的建筑工程结构的影响。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置的立体结构示意图；

图2为本发明的非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置的右视图；

图3为本发明的非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置的主视图；

图4为本发明的非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置的后视图；

图5为本发明的应力模拟组件的主视图；

图6为本发明的第一移动单元的结构示意图；

附图标记：

1、第一移动单元；11、第一支撑台；12、第二支撑台；

2、第二移动单元；21、第一移动箱体；211、第一顶板；212、第一透明玻璃板；22、第二移动箱体；221、第二顶板；222、第二透明玻璃板；23、容置空间；

3、应力模拟组件；31、弧形加压器；311、第一圆弧板；312、第二圆弧板；313、弹簧；314、橡胶垫；32、第七液压缸；

41、第一导轨；42、第二导轨；43、第三导轨；44、第四导轨；

51、第一液压缸；52、第二液压缸；53、第三液压缸；54、第四液压缸；55、第五液压缸；56、第六液压缸；

6、待测模型。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本说明书实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。

同时，本说明书实施例中，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，为了对本说明书进行更为详细的说明，以使本领域技术人员能够更为清楚、明白的理解本说明书，进而支持本说明书所要解决的技术问题以及对应所能达到的技术效果，特在介绍本说明书之前，需要补充说明的是：

实施例一

请参阅图1和图6，具体的，在该种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置的实施方式中，以模拟地层深部土体的应力水平，并研究三轴向地震断层错动对待测模型6的影响，试验装置设置于基坑内，其特征在于，试验装置包括第一移动单元1、第二移动单元2和应力模拟单元，第一移动单元1包括第一支撑台11和第二支撑台12，第一支撑台11的底部和第二支撑台12的底部分别与基坑的底部滑动连接，第一支撑台11与第二支撑台12相邻布设并活动连接，使得第一支撑台11与第二支撑台12可以相对或相向移动；第二移动单元2包括第一移动箱体21和第二移动箱体22，第一移动箱体21和第二移动箱体22的内部均为中空结构，第一移动箱体21和第二移动箱体22相接触以通过中空结构形成一容置空间23；应力模拟单元布设在容置空间23内，应力模拟单元包括若干个应力模拟组件3，若干个应力模拟组件3按照预设的间隙合围形成加压区域和放置区域，放置区域用于放置待测模型6，加压区域包络在放置区域的外围，应力模拟组件3与第一移动箱体21的内侧壁或者第二移动箱体22的内侧壁固定连接；其中，第一移动箱体21布设于第一支撑台11的顶部并与第一支撑台11活动连接，第一移动箱体21相对于第一支撑台11的移动方向垂直于第一支撑台11相对于第二支撑台12的移动方向，第二移动箱体22布设于第二支撑台12的顶部并与第二支撑台12驱动连接。

具体的，本实施例提供的一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，通过将若干个应力模拟组件3按照预设的间隙合围形成加压区域和放置区域，将待测模型6置于应力模拟组件3的放置区域中，加压区域包络在放置区域的外围，以通过加压区域为放置区域中的待测模型6提供环绕的压力作用，从而实现通过该应力模拟组件3为待测模型6模拟地层深部土体的应力水平，进而模拟建筑工程处于地层深处时所受到的应力作用，通过在第一移动箱体21和第二移动箱体22形成的容置空间23以为待测模型6及应力模拟组件3提供容置空间23和试验环境；通过将第一支撑台11和第二支撑台12设置为活动连接，且均可相对于基坑移动，使得第一支撑台11和第二支撑台12在相对于基坑移动的同时，第一支撑台11和第二支撑台12之间也可以相对或相向移动，通过将第一移动箱体21活动设置在第一支撑台11上，将第二移动箱体22设置在第二支撑台12上，以通过第一支撑台11和第二支撑台12之间的相对或相向移动，带动第一移动箱体21和第二移动箱体22之间的相对或相向移动，以为处于第一移动箱体21和第二移动箱体22内部的待测模型6形成第一方向的断层作用；通过第一移动箱体21相对于第一支撑台11的移动，使得第一移动箱体21相对于第二移动箱体22移动，从而为处于第一移动箱体21和第二移动箱体22内部的待测模型6形成第二方向的断层作用；通过将第二移动箱体22与第二支撑台12驱动连接，以通过驱动作用使得第二移动箱体22相对于第一移动箱体21移动，从而为处于第一移动箱体21和第二移动箱体22内部的待测模型6形成第三方向的断层作用，上述断层作用的第一方向、第二方向和第三方向在空间上两两垂直，从而模拟三轴向地层深部发生的断层作用，进而研究在发生地震时，三轴向地震断层作用对处于地层深部土体应力作用下的建筑工程结构的影响。

在一种可能的实施方式中，每一个应力模拟组件3包括弧形加压器31和若干个第七液压缸32，弧形加压器31设置于容置空间23内；若干个第七液压缸32，在弧形加压器31的外壁上沿弧形加压器31的轴线方向间隔分布，每一个第七液压缸32的输出端与弧形加压器31的外壁固定连接，与输出端相对立的第七液压缸32的固定端与第一移动箱体21的内侧壁或者第二移动箱体22的内侧壁固定连接。

进一步的，每一个弧形加压器31包括第一圆弧板311、第二圆弧板312和若干个弹簧313，第一圆弧板311的凸面与第七液压缸32的输出端固定连接；第二圆弧板312与第一圆弧板311同圆心分布；若干个弹簧313的一端沿第一圆弧板311的轴线方向固定于第一圆弧板311的凹面上，另一端沿第二圆弧板312的轴线方向固定于第二圆弧板312的凸面上，以此在第一圆弧板311和第二圆弧板312形成加压区域；其中，若干个弧形加压器31围设于待测模型6的外围，并通过若干个对应的第二圆弧板312合围形成放置区域，待测模型6位于放置区域中以抵压第二圆弧板312，使得第二圆弧板312在加压区域内相对移动。

具体的，通过将第七液压缸32沿直线方向连接在弧形加压器31的中轴线上，以通过该第七液压缸32支撑并固定弧形加压器31的位置，通过该第七液压缸32的伸缩或驱动作用，为弧形加压器31提供一定大小的压力作用，弧形加压器31在接收到上述压力后，对放置在弧形加压器31中的待测模型6从多个方向均匀地施加作用力，以模拟地层深部土体的应力水平；通过将弧形加压器31设置为由第一圆弧板311、第二圆弧板312和若干个弹簧313构成，以通过第二圆弧板312形成待测模型6的放置区域，以通过第一圆弧板311和第二圆弧板312之间的若干个弹簧313形成加压区域，从而通过第七液压缸32压缩加压区域为待测模型6施加多个方向的压力。

在初始设置状态时，将若干个应力模拟组件3按照预设的间隔合围形成加压区域和放置区域，使得若干个第一圆弧板311之间具有预定的间隔，从而可以通过第一圆弧板311上的第七液压缸32驱动第一圆弧板311向靠近第二圆弧板312的方向移动，进而压缩弹簧313，通过调整弹簧313初始状态下的压缩程度和第一圆弧板311之间的预定间隔，来实现对待测模型6施加压力的大小的调整；将弹簧313的自然长度设置为大于第一圆弧板311与第二圆弧板312的半径之差，使得在初始状态的基础上，即后期的驱动过程中，弹簧313始终处于弹性压缩状态，并通过压缩弹簧313对第二圆弧板312施加压力，从而使得放置区域更加稳定，能够更好地固定待测模型6；作为一种优选方向，可以将待测模型6的直径设置为大于第二圆弧板312的直径，使得第二圆弧板312能够更加紧密的贴合在待测模型6的外围，在第七液压缸32对弧形加压器31进行压缩时，能够更好的通过第二圆弧板312向待测模型6传递压力。

如图4所示，在一种可能的实施方式中，弧形加压器31的数量是4个，4个弧形加压器31以待测模型6的轴线方向为中心轴对称分布。

作为一种优选的实施方式，应力模拟组件3的数量设置为4个，每一个应力模拟组件3包含一个弧形加压器31，弧形加压器31的第一圆弧板311和第二圆弧板312的圆心角对应设置为90度，4个应力模拟组件3按照预设的间隔围设在待测模型6的外围，使得4个第一圆弧板311按预设间隔合围形成加压区域，4个第二圆弧板312合围形成放置区域，待测模型6置于放置区域中，4应力模拟组件呈中心对称分布，且其中2个应力模拟组件3中的第七液压缸32沿竖直方向布设，另外2个应力模拟组件3中的第七液压缸32则沿水平方向布设。

由于应力模拟组件3中的第一圆弧板311和第二圆弧板312为钢性材质，为了保证弧形加压器31加压的稳定性，在一种可能的实现方式中，应力模拟单元还包括2个支撑架，2个支撑架并列固定于容置空间23的底部两侧，支撑架的一侧设置有弧形凹槽，2个支撑架的弧形凹槽形成圆形的凹陷区域，用于放置并支撑弧形加压器31。

在一种可能的实施方式中，第二圆弧板312的凹面设置有橡胶垫314，使得待测模型6通过橡胶垫314抵于第二圆弧板312的凹面上以通过橡胶垫314抵压待测模型6，使得待测模型6所接收的压力更加均匀和稳定。

在一种可能的实施方式中，第一移动箱体21的顶部为敞口，敞口处设置有可拆卸式的第一顶板211，第二移动箱体22的顶部为敞口，敞口处设置有可拆卸式的第二顶板221。

具体的，第一移动箱体21的顶部的敞口与第二移动箱体22的顶部的敞口与容置空间23相连通，通过可拆卸式设置第一顶板211和第二顶板221，以便于打开第一顶板211和/或第二顶板221后，方便向容置空间23内放置部件。

为了便于试验过程中观察和记录试验情况，在一种可能的实施方式中，第一移动箱体21远离第二移动箱体22的侧面上设置有第一透明玻璃板212，以通过第一透明玻璃板212观察容置空间23内部的待测模型6；和/或，第二移动箱体22远离第一移动箱体21的侧面上设置有第二透明玻璃板222，以通过第二透明玻璃板222观察容置空间23内部的待测模型6。

在一种可能的实施方式中，第一支撑台11与基坑的底部之间布设有第一导轨41，第一导轨41的固定部固定安装于基坑的底部，第一导轨41的移动部固定安装于第一支撑台11的底部，第一导轨41的固定部嵌设在第一导轨41的移动部中，并可相对第一导轨41的移动部滑动；第二支撑台12与基坑的底部之间布设有第二导轨42，第二导轨42的固定部固定安装于基坑的底部，第二导轨42的移动部固定安装于第二支撑台12的底部，第二导轨42的固定部嵌设在第二导轨42的移动部中，并可相对第二导轨42的移动部滑动；第一移动箱体21与第一支撑台11的活动连接部位处布设有第三导轨43，第三导轨43的固定端固定安装于第一支撑台11上，第三导轨43的移动部固定安装于第一移动箱体21上，第三导轨43的固定部嵌设在第三导轨43的移动部中，并可相对第三导轨43的移动部滑动；第二移动箱体22与基坑的侧壁上布设有第四导轨44，第四导轨44固定部固定安装于基坑的侧壁上，第四导轨44的移动部固定安装于第二移动箱体22的侧壁上，第四导轨44的固定部嵌设在第四导轨44的移动部中，并可相对第四导轨44的移动部滑动；其中，第一导轨41与第二导轨42平行布设，使得第一支撑台11可相对或相向于第二支撑台12移动，第一导轨41的布设方向、第三导轨43的布设方向及第四导轨44的布设方向两两垂直，且第一导轨41的布设方向与第三液压缸53的伸缩方向平行。

在一种可能的实施方式中，第一支撑台11的侧壁与基坑的侧壁之间设置有若干个第一液压缸51，每一个第一液压缸51的固定端与基坑的侧壁固定连接，第一液压缸51的输出端与第一支撑台11的侧壁固定连接；第二支撑台12的侧壁与基坑的侧壁之间设置有若干个第二液压缸52，每一个第二液压缸52的固定端与基坑的侧壁固定连接，第二液压缸52的输出端与第二支撑台12的侧壁固定连接；第一支撑台11与第二支撑台12之间连接有第三液压缸53和第四液压缸54，第三液压缸53的固定端与第一支撑台11的另一侧壁固定连接，第三液压缸53的输出端与第二支撑台12的另一侧壁固定连接，第四液压缸54的输出端与第一支撑台11的另一侧壁固定连接，第四液压缸54的固定端与第二支撑台12的另一侧壁固定连接；其中，第一液压缸51、第二液压缸52、第三液压缸53和第四液压缸54的伸缩方向相平行。

在一种可能的实施方式中，第一移动箱体21与第二移动箱体22相邻的侧壁与基坑的侧壁之间设置有若干个第五液压缸55，每一个第五液压缸55的固定端与基坑的侧壁固定连接，每一个第一液压缸51的输出端与第一移动箱体21的侧壁固定连接，第五液压缸55的伸缩方向与第一液压缸51的伸缩方向相垂直；第二支撑台12的内部设置有第六液压缸56，第六液压缸56的固定端固定于第二支撑台12的底部，第六液压缸56的输出端与第二移动箱体22的底部固定连接，以通过第六液压缸56驱动第二移动箱体22相对第一移动箱体21移动；其中，第六液压缸56的伸缩方向、第一液压缸51的伸缩方向及第五液压缸55的伸缩方向在空间上两两相垂直。

具体的，通过同时控制第一液压缸51、第二液压缸52、第三液压缸53和第四液压缸54的驱动和伸缩，使得第一支撑台11和第二支撑台12通过第一导轨41和第二导轨42相对基坑相对或相向移动，进而控制第一移动箱体21和第二移动箱体22相对或相向移动，从而对待测模型6形成第一方向的断层作用；通过控制第五液压缸55的驱动和伸缩，使得第一移动箱体21通过第三导轨43相对于第一支撑台11移动，进而使得第一移动箱体21相对于第二移动箱体22移动，从而对待测模型6形成第二方向的断层作用；通过控制第六液压缸56的驱动和伸缩，使得第二移动箱体22通过第四导轨44相对于基坑和第一支撑台11移动，进而使得第二移动箱体22相对于第一移动箱体21移动，从而对待测模型6形成第三方向的断层作用，上述第一方向、第二方向和第三方向两两垂直，将这三个方向的断层单独或同时作用于处于一定应力水平的待测模型6上，以研究单轴、双轴及三轴向地震断层运动对处于一定应力水平的待测模型6的影响。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种非土岩围岩高地应力断层模拟试验装置，以模拟地层深部土体的应力水平，并研究三轴向地震断层错动对待测模型(6)的影响，所述试验装置设置于基坑内，其特征在于，所述试验装置包括：

第一移动单元(1)，所述第一移动单元(1)包括第一支撑台(11)和第二支撑台(12)，所述第一支撑台(11)的底部和所述第二支撑台(12)的底部分别与所述基坑的底部滑动连接，所述第一支撑台(11)与所述第二支撑台(12)相邻布设并活动连接，使得所述第一支撑台(11)与所述第二支撑台(12)可以相对或相向移动；

第二移动单元(2)，所述第二移动单元(2)包括第一移动箱体(21)和第二移动箱体(22)，所述第一移动箱体(21)和所述第二移动箱体(22)的内部均为中空结构，所述第一移动箱体(21)和所述第二移动箱体(22)相接触以通过所述中空结构形成一容置空间(23)；

应力模拟单元，所述应力模拟单元布设在所述容置空间(23)内，所述应力模拟单元包括若干个应力模拟组件(3)，若干个所述应力模拟组件(3)按照预设的间隙合围形成加压区域和放置区域，所述放置区域用于放置所述待测模型(6)，所述加压区域包络在所述放置区域的外围，所述应力模拟组件(3)与所述第一移动箱体(21)的内侧壁或者所述第二移动箱体(22)的内侧壁固定连接；

其中，所述第一移动箱体(21)布设于所述第一支撑台(11)的顶部并与所述第一支撑台(11)活动连接，所述第一移动箱体(21)相对于所述第一支撑台(11)的移动方向垂直于所述第一支撑台(11)相对于所述第二支撑台(12)的移动方向，所述第二移动箱体(22)布设于所述第二支撑台(12)的顶部并与所述第二支撑台(12)驱动连接；

每一个所述应力模拟组件(3)包括：

弧形加压器(31)，所述弧形加压器(31)设置于所述容置空间(23)内；

若干个第七液压缸(32)，在所述弧形加压器(31)的外壁上沿所述弧形加压器(31)的轴线方向间隔分布，每一个所述第七液压缸(32)的输出端与所述弧形加压器(31)的外壁固定连接，与所述输出端相对立的所述第七液压缸(32)的固定端与所述第一移动箱体(21)的内侧壁或者所述第二移动箱体(22)的内侧壁固定连接；

每一个所述弧形加压器(31)包括：

第一圆弧板(311)，所述第一圆弧板(311)的凸面与所述第七液压缸(32)的输出端固定连接；

第二圆弧板(312)，所述第二圆弧板(312)与所述第一圆弧板(311)同圆心分布；

若干个弹簧(313)，若干个所述弹簧(313)的一端沿所述第一圆弧板(311)的轴线方向固定于所述第一圆弧板(311)的凹面上，另一端沿所述第二圆弧板(312)的轴线方向固定于所述第二圆弧板(312)的凸面上，以此在所述第一圆弧板(311)和所述第二圆弧板(312)形成所述加压区域；

其中，若干个所述弧形加压器(31)围设于所述待测模型(6)的外围，并通过若干个对应的所述第二圆弧板(312)合围形成所述放置区域，所述待测模型(6)位于所述放置区域中以抵压所述第二圆弧板(312)，使得所述第二圆弧板(312)在所述加压区域内相对移动；

所述弧形加压器(31)的数量是4个，4个所述弧形加压器(31)以所述待测模型(6)的轴线方向为中心轴对称分布；

所述第二圆弧板(312)的凹面设置有橡胶垫(314)，使得所述待测模型(6)通过所述橡胶垫(314)抵于所述第二圆弧板(312)的凹面上；

所述第一移动箱体(21)的顶部为敞口，所述敞口处设置有可拆卸式的第一顶板(211)，所述第二移动箱体(22)的顶部为敞口，所述敞口处设置有可拆卸式的第二顶板(221)；

所述第一移动箱体(21)远离所述第二移动箱体(22)的侧面上设置有第一透明玻璃板(212)，以通过所述第一透明玻璃板(212)观察所述容置空间(23)内部的待测模型(6)；和/或，所述第二移动箱体(22)远离所述第一移动箱体(21)的侧面上设置有第二透明玻璃板(222)，以通过所述第二透明玻璃板(222)观察所述容置空间(23)内部的待测模型(6)；

所述第一支撑台(11)与所述基坑的底部之间布设有第一导轨(41)，所述第一导轨(41)的固定部固定安装于所述基坑的底部，所述第一导轨(41)的移动部固定安装于所述第一支撑台(11)的底部，所述第一导轨(41)的固定部嵌设在所述第一导轨(41)的移动部中，并可相对所述第一导轨(41)的移动部滑动；

所述第二支撑台(12)与所述基坑的底部之间布设有第二导轨(42)，所述第二导轨(42)的固定部固定安装于所述基坑的底部，所述第二导轨(42)的移动部固定安装于所述第二支撑台(12)的底部，所述第二导轨(42)的固定部嵌设在所述第二导轨(42)的移动部中，并可相对所述第二导轨(42)的移动部滑动；

所述第一移动箱体(21)与所述第一支撑台(11)的活动连接部位处布设有第三导轨(43)，所述第三导轨(43)的固定端固定安装于所述第一支撑台(11)上，所述第三导轨(43)的移动部固定安装于所述第一移动箱体(21)上，所述第三导轨(43)的固定部嵌设在所述第三导轨(43)的移动部中，并可相对所述第三导轨(43)的移动部滑动；

所述第二移动箱体(22)与所述基坑的侧壁上布设有第四导轨(44)，所述第四导轨(44)固定部固定安装于所述基坑的侧壁上，所述第四导轨(44)的移动部固定安装于所述第二移动箱体(22)的侧壁上，所述第四导轨(44)的固定部嵌设在所述第四导轨(44)的移动部中，并可相对所述第四导轨(44)的移动部滑动；

其中，所述第一导轨(41)与所述第二导轨(42)平行布设，使得所述第一支撑台(11)可相对或相向于所述第二支撑台(12)移动，所述第一导轨(41)的布设方向、所述第三导轨(43)的布设方向及所述第四导轨(44)的布设方向两两垂直，且所述第一导轨(41)的布设方向与第三液压缸(53)的伸缩方向平行；

所述第一支撑台(11)的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第一液压缸(51)，每一个所述第一液压缸(51)的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，所述第一液压缸(51)的输出端与所述第一支撑台(11)的侧壁固定连接；

所述第二支撑台(12)的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第二液压缸(52)，每一个所述第二液压缸(52)的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，所述第二液压缸(52)的输出端与所述第二支撑台(12)的侧壁固定连接；

所述第一支撑台(11)与所述第二支撑台(12)之间连接有第三液压缸(53)和第四液压缸(54)，所述第三液压缸(53)的固定端与所述第一支撑台(11)的另一侧壁固定连接，所述第三液压缸(53)的输出端与所述第二支撑台(12)的另一侧壁固定连接，所述第四液压缸(54)的输出端与所述第一支撑台(11)的另一侧壁固定连接，所述第四液压缸(54)的固定端与所述第二支撑台(12)的另一侧壁固定连接；

其中，所述第一液压缸(51)、所述第二液压缸(52)、所述第三液压缸(53)和所述第四液压缸(54)的伸缩方向相平行；

所述第一移动箱体(21)与所述第二移动箱体(22)相邻的侧壁与所述基坑的侧壁之间设置有若干个第五液压缸(55)，每一个所述第五液压缸(55)的固定端与所述基坑的侧壁固定连接，每一个所述第一液压缸(51)的输出端与所述第一移动箱体(21)的侧壁固定连接，所述第五液压缸(55)的伸缩方向与所述第一液压缸(51)的伸缩方向相垂直；

所述第二支撑台(12)的内部设置有第六液压缸(56)，所述第六液压缸(56)的固定端固定于所述第二支撑台(12)的底部，所述第六液压缸(56)的输出端与所述第二移动箱体(22)的底部固定连接，以通过所述第六液压缸(56)驱动所述第二移动箱体(22)相对所述第一移动箱体(21)移动；

其中，所述第六液压缸(56)的伸缩方向、所述第一液压缸(51)的伸缩方向及所述第五液压缸(55)的伸缩方向在空间上两两相垂直。