[发明专利]构造物理模拟试验装置

说明书

一、技术领域：本发明涉及一种用于构造物理模拟试验前准备，实现拉伸、挤压、拱升、滑脱等多种单一和复合式边界应力条件试验的装置，尤其是一种构造物理模拟试验装置。

二、背景技术：目前的装置无法实现模拟拉伸、挤压、拱升、滑脱等多种单一和复合式边界应力条件下试验，难以满足构造挤压拉伸加自身变形的地质状态。国内现有的构造物理模拟试验装置均是在假定盆地边界和基底条件固定不变的基础上进行的，原有的试验装置多数只能进行单期构造运动模拟，不能实现水平面内的运动和垂直上下运动，以及模拟地质中的俯冲现象。速度上不能实现同向，也不能实现反向运动。模拟实验需要一种既能实现水平面内的运动，又能实现垂直上下运动，模拟地质中的俯冲现象。速度上既要求能实现同向，又能实现反向运动，速度大小可调的装置。

三、发明内容：本发明是一种建立实际地质构造模型，通过构造物理模拟动态地再现地质构造的变形过程，帮助我们认识构造的形成机制和演化规律，为正确认识和理解自然界地质构造特征提供实验依据的构造物理模拟试验装置。该装置能够从不同角度不同方位对地质构造模型进行受力实验，能实现任意边界的试验。能够结合构造物理模拟试验装置基本试验区，实现拉伸、挤压、拱升、滑脱等多种单一和复合式边界应力条件下的试验。

构造物理模拟试验装置包括试验工作台13、底部试验加力装置部分14、四周加力部分15、试验底辟装置部分16、底部摩擦仪部分17，各部分活动连接在工作台上，底部摩擦仪部分包括固定支架1和三角固定支架2，固定支架1上设有呈矩形分布的四个轴，轴上设有轮，轮上环套有皮带5，三角固定支架2上设有呈三角形分布的三个轴，轴上设有轮，轮环套有皮带6。矩形分布的四个轴包括动力轴3和三个被动轴4，三角形分布的三个轴中包括动力轴7和两个被动轴8。皮带5、皮带6为齿形带，动力轴3、动力轴7表面分别为与皮带5、皮带6相吻合的齿形。动力轴3和动力轴7分别由转速比相同的蜗轮蜗杆减速机带动，蜗轮蜗杆减速机由伺服电机驱动。三角固定支架2上设有固定动力轴7的多个底座，并分别配有相应多个直径尺寸的动力轴上的轮，最上端的底座使皮带6的上端面与皮带5的上端面处于一个水平面并相互通过密封条接触，其他底座使皮带6的上端面与皮带5的上端面不处于一个水平面并相互通过密封条接触。矩形分布的四个轴之间设有皮带5的张紧机构9，三角形分布的三个轴之间设有皮带6的张紧机构10。张紧机构位于相邻的两个轴之间，包括固定板12，固定板12上设有U形槽，U形槽内设有相应的固定轴，固定轴上设有滑轮11，固定轴通过固定板和螺母固定。在皮带5、6的上端面四周设有玻璃挡板，挡板底部与皮带通过密封条接触。伺服电机分别由可编程控制器PLC控制。为了保证底部摩擦仪的整体刚度，底部摩擦仪的主体结构选择HT200为材料的铸造毛坯，两台伺服电机，分别通过传动比为3600的蜗轮蜗杆减速器，实现同步齿形带的转动。为了满足模拟不同地质情况的要求，本装置的可移动的动力轴7的轮设计有两种尺寸，一种为直径100mm，另一种为300mm。采用上述结构以后，可以使矩形皮带和三角形皮带同向转动、相向转动、被向转动或者通过上下移动动力轴7使两皮带之间产生错层，进而再同向转动、相向转动、被向转动，从而模拟地质构造模型进行受力实验，实现模拟拉伸、挤压、拱升、滑脱等多种单一和复合式边界应力条件下试验。由于设有张紧机构可以通过将固定轴在U形槽中上下移动，再通过螺母将其固定来调整滑轮11的位置达到调整皮带张紧度的目的。

四、附图说明：附图1为底部摩擦仪部分的结构示意图；

附图2为张紧机构的结构示意图；

附图3为本发明的结构示意图。

五、具体实施例：构造物理模拟试验装置包括试验工作台13、底部试验加力装置部分14、四周加力部分15、试验底辟装置部分16、底部摩擦仪部分17，各部分活动连接在工作台上，底部摩擦仪部分包括固定支架1和三角固定支架2，固定支架1上设有呈矩形分布的四个轴，轴上设有轮，轮上环套有皮带5，三角固定支架2上设有呈三角形分布的三个轴，轴上设有轮，轮环套有皮带6。矩形分布的四个轴包括动力轴3和三个被动轴4，三角形分布的三个轴中包括动力轴7和两个被动轴8。皮带5、皮带6为齿形带，动力轴3、动力轴7表面分别为与皮带5、皮带6相吻合的齿形。动力轴3和动力轴7分别由转速比相同的蜗轮蜗杆减速机带动，蜗轮蜗杆减速机由伺服电机驱动。三角固定支架2上设有固定动力轴7的多个底座，并分别配有相应多个直径尺寸的动力轴上的轮，最上端的底座使皮带6的上端面与皮带5的上端面处于一个水平面并相互通过密封条接触，其他底座使皮带6的上端面与皮带5的上端面不处于一个水平面并相互通过密封条接触。矩形分布的四个轴之间设有皮带5的张紧机构9，三角形分布的三个轴之间设有皮带6的张紧机构10。张紧机构位于相邻的两个轴之间，包括固定板12，固定板12上设有U形槽，U形槽内设有相应的固定轴，固定轴上设有滑轮11，固定轴通过固定板和螺母固定。在皮带5、6的上端面四周设有玻璃挡板，挡板底部与皮带通过密封条接触。伺服电机分别由可编程控制器PLC控制。为了保证底部摩擦仪的整体刚度，底部摩擦仪的主体结构选择HT200为材料的铸造毛坯，两台伺服电机，分别通过传动比为3600的蜗轮蜗杆减速器，实现同步齿形带的转动。为了满足模拟不同地质情况的要求，本装置的可移动的动力轴7的轮设计有两种尺寸，一种为直径100mm，另一种为300mm。