[发明专利]一种底板剪切构造物理模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质构造物理模拟装置，尤其涉及一种底板剪切构造物理模拟装置。

背景技术

复合伸展挤压剪切作用是自然界中最普遍的地质现象，形成非常复杂的地质构造现象。由于受不同应力场作用，复合伸展挤压剪切构造物理模拟实验也较为困难。以往这类伸展剪切实验和挤压剪切实验一般使用粘土，在预埋先存构造基础上，使先存构造与应力呈某一角度，然后进行拉张或挤压。此类实验具有一定的局限性：1、应力作用于盖层，只能模拟水平盖层应力作用下的构造变形；2、实验模具结构简单，仅能单独进行纯剪、拉张、挤压模拟实验，无法模拟较为复杂的地质构造；无法模拟基底张剪和压剪对盖层构造变形的影响；无法模拟不同角度的基底剪切、张剪、压剪与挤压变形多期叠加构造由于我国对地质构造领域的研究属于小众领域，而更多理论讲解只在高校中进行，研究机构对各地质现象本身就处在研究阶段，缺乏对此类模拟实验的开发。经调研和查找文献，国内尚未有类似的底板剪切构造物理模拟装置。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种底板剪切构造物理模拟装置，能解决以下问题：1.集合了剪切、张剪、压剪与挤压的地质构造模拟，实现对复杂的地质构造现象进行模拟，2.应力不仅作用于盖层，还能作用在基底，能模拟基底复合伸展挤压剪切作用对盖层构造变形的影响，3.能根据实际地质构造，定量控制剪切角度、伸展/缩短量及运动速度等参数，对基底剪切及基底不同角度的张剪与压剪而产生的构造现象进行模拟。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种底板剪切构造物理模拟装置，包括平台，所述平台上设有一整体能拼合成长方形的底板结构，所述底板结构由一固定底板、两补板和两活动底板构成，其中固定底板固定在台面中心，活动底板位于两端，固定底板与活动底板相向的面均为折线段，所述折线段由斜线和与底板结构宽边平行的直线交错设置构成，且折线段的两端部为直线，补板位于固定底板和活动底板间，且能与相邻的固定底板和/或活动底板可拆卸连接；

底板结构之上两侧设有挡板，两端设有推板，所述挡板和推板均透明且竖直，两挡板固定在固定底板上，两推板位于两挡板间，且挡板、推板、底板结构的接触处紧密贴合；

底板结构两端分别设有一水平驱动机构，驱动推板在两挡板间水平移动；

底板结构两侧分别设有一剪切驱动机构，驱动活动底板在与挡板垂直的方向上水平移动；

所述水平驱动机构和剪切驱动机构由计算机控制其运动。

作为优选：两挡板间还垂直设有一隔断板。所述隔断板与两端推板平行，其能通过卡套固定在两挡板间的任意位置，且与挡板、底板结构的接触处紧密贴合。

作为优选：所述水平驱动机构和剪切驱动机构为由计算机控制运动和位移的电动缸。

作为优选：所述折线段为三折线，活动底板与固定底板上，靠近对应侧剪切驱动机构的第一段折线重合，靠近剪切驱动机构的第一个折点为第一弯折点，固定底板一侧，活动底板和固定底板的第一弯折点分别向中心弯折30度和60度；另一侧，活动底板和固定底板的第一个弯折点分别向中心弯折15度和45度。

作为优选：所述台面设有数个通孔，所述通孔沿底板结构长度方向依次位于底板结构中心，且通孔上可拆卸连接与其上表面平齐的盖体。

作为优选：底板结构上铺设有数层属性不同的实验材料，所述实验材料包括不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶、泥巴、石蜡、凡士林等。

与现有技术相比，本发明的优点在于：若固定底板和活动底板间只是简单的垂直线分割，则仅能模拟纯剪切、拉张、挤压实验，但本发明利用了固定底板、补板和活动底板间折线弯曲，配合推动挡板，可实现伸展剪切和挤压剪切这类应力叠合的模拟实验。因此，折线的存在是实现伸展剪切和挤压剪切的关键。同时，实验者可以通过固定底板、补板和活动底板间不同组合连接，模拟不同方向应力组合下的伸展剪切和挤压剪切实验。此外，在此基础上，结合水平驱动机构驱动推板，可以模拟不同方向、不同性质、不同时期的应力复合与叠加变形实验。