[实用新型]一种双U形层状剪切箱模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种双U形层状剪切箱模拟装置，固定底板紧固于底座之上，可动底板通过滑动滚轴系统置放于底座之上；双U形剪切框系统置于底座上，由若干层双U形环框依次叠放组成，双U形环框沿振动方向两侧放置，位于同一层面上的两个U形环框之间可以沿着预定的振动方向产生水平相对错动，上下叠放的U形环框之间通过滑动滚轴相互错动；约束侧墙、封闭侧墙、封闭顶墙、橡胶袋、底座共同构成一封闭空间，通过对封闭空间进行抽真空，使得橡胶袋贴合于双U形剪切框系统内壁，提供模型制备空间。本实用新型的装置可用于模拟地震振动方向与基岩走滑断层错动方向一致时上覆土层的地震反应特性。

技术领域

本实用新型涉及土工模型实验技术，具体是指一种考虑走滑断层错动的双U形层状剪切箱模拟装置。

背景技术

大型振动台模型试验是研究场地及地下结构物地震响应的重要研究手段。通过层状剪切箱可观察基岩传来的地震波在上覆土层的传递特征。但传统的层状剪切箱无法同时考虑基岩突发断裂时引起的上覆土层的永久变形，不利于研究地震波传递与土层永久变形的耦合作用。走滑断层为活动断层的基本形式之一，其引起的上覆土层永久变形往往引起线状的地下结构物遭受严重破坏，造成巨大经济损失。考虑走滑断层错动层状剪切箱的研发，使得地震作用下场地的震动模拟和地下结构物的抗震研究更具有针对性。这一试验技术的发展也为研究斜向断层中走滑错动分量影响的研究提供重要研究途径。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种考虑走滑断层双U形层状剪切箱模拟装置，能实现走滑断层活动模拟，并能够模拟地震剪切波对土体或地下结构物耦合破坏，充分考虑当地震振动方向与基岩走滑断层错动方向一致时，上覆土层动力响应的相关特性，且原理明确、构筑简单，实验操作易于实现。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双U形层状剪切箱模拟装置，包括：基岩走滑错动模拟系统、双U形剪切框系统、约束侧墙系统和土体模型制备系统；

所述基岩走滑错动模拟系统由固定底板、可动底板、滑动滚轴系统、底座组成；其中，固定底板锁定于模型箱底座，在模拟振动过程中与底座保持相对静止；可动底板通过滑动滚轴系统置放于底座之上，通过振动台在底座施加振动激励使固定底板和可动底板产生水平相对滑移；

所述双U形剪切框系统由若干层双U形环框依次叠放组成，底层环框固定于底座上，位于同一层面上的两个U形环框之间开口相向并可以沿着预定的振动方向产生水平相对错动，上下叠放的U形环框之间通过滑动滚轴系统相互错动，并通过限位装置调节相互之间的错动量，双U形剪切框系统内用于放置试验土体；

所述约束侧墙系统由约束侧墙和聚四氟乙烯板组成，约束侧墙位于模型箱垂直于振动方向两侧，在约束侧墙和U形环框之间设置聚四氟乙烯板；

所述土体模型制备系统由约束侧墙、封闭侧墙、封闭顶墙、橡胶袋组成。制备土体模型时封闭侧墙与约束侧墙共同构成矩形围墙，双U型剪切框系统置于围墙之中；橡胶袋置于双U形剪切框系统内侧，其顶部开口外翻放置于封闭侧墙和约束侧墙之上；所述封闭顶墙为一回字形铁板，放置于橡胶袋顶部开口之上，并通过螺栓紧固于矩形围墙，使得矩形围墙、封闭顶墙、橡胶袋、底座共同构成一封闭空间；所述封闭空间为真空环境，使得橡胶袋贴合于双U形剪切框系统内壁。

在一较佳实施例中：双U形环框沿着预定的振动方向延伸一定距离。

在一较佳实施例中：所述U形环框剖面呈水平放置的I形，上下叠放的两片U形环框之间的空隙内放置所述限位装置。

在一较佳实施例中：所述限位装置为第一聚四氟乙烯垫片，长度比U形环框沿振动方向的净空长度短2-3mm，使得上下两环框只能在预定尺寸内发生相互错动。

在一较佳实施例中：所述第一聚四氟乙烯垫片隔一定间距进行挖槽，并在挖槽内放置第一滚轴，第一滚轴高度高于上下两片U形环框之间的净高度。