[发明专利]一种模拟隧道穿越多倾角走滑断层的破坏试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟隧道穿越多倾角走滑断层的破坏试验装置，包括固定箱体，还包括与固定箱体相邻设置的活动箱体，固定箱体包括矩形左侧板、梯形前侧板、梯形后侧板和第一矩形底板，活动箱体包括矩形右侧板、矩形前侧板、矩形后侧板和第二矩形底板，第一断层倾角控制区和第二断层倾角控制区内并行设置有多个倒三角相邻片，相邻的倒三角相邻片的侧边相抵，且各个倒三角相邻片的底部顶角延伸至第一断层倾角控制区的底部顶角处。本发明通过改变倒三角相邻片的连接关系，达到改变断层倾角的试验条件，从而开展多倾角走滑断层隧道抗错断模型试验。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，涉及一种模拟隧道穿越多倾角走滑断层的破坏试验装置。

背景技术

断层作为一种地质构造，其活动主要表现为相对错动。根据断层两盘相对运动的性质和力学背景，可将断层分为倾滑断层和走滑断层。其中，走滑断层发震时破坏规模大，长度达数十公里至数百公里。我国西南地区，地震活动频繁，地震烈度高，为我国地震最活跃的区域之一。由于地处高山峡谷，基础设施工程中，隧道比重较大。随着我国建设大西南的力度不断加大，高速铁路、高速公路、引水隧洞等重大工程建设当中，特别是长大隧道，不可避免的需要穿越多条断裂带。如邓家坪隧道长10km,穿越9条断裂带；雅泸高速的泥巴山隧道长10km，穿越15条断裂带；滇中引水香炉山隧洞长约63km，穿越16条主要断裂带，其中40％为走滑断层。在实际工程中分析断层的运动方式对隧道的变形破坏机理的操作性很差，因而十分有必要建立隧道穿越活动断裂带的物理模型试验平台。通过物理模型试验平台研究隧道衬砌结构抗错动力学响应规律，并进行定性及定量分析，从而提出衬砌结构抗错动安全关键技术指标参数，为隧道结构设计于施工提供指导，具有很强的工程应用价值。

目前中国专利CN111158067A公开了一种模拟隧道跨活动断层的试验装置。该装置不但可模拟不同断层错动速率、施加不同的断层位错量。同时还可模拟不同埋深、不同隧道底部围岩性质、不同断层与隧道夹角隧道跨活动断层的受力状况。中国专利CN110780056A公开了一种模拟活动断层对隧道损伤机理研究的试验装置及使用方法，该系统能模拟不同地应力场应力下不同断层错动速率对隧道损伤情况。中国专利CN110006758A公开了一种角度和起裂位置可调的正断层模拟试验装置及使用方法，涉及正断层模拟试验技术领域，该发明解决了正断层模拟时条件单一，形成不符合实际的形成力学机制，以及断层倾角和起裂位置调节不便的技术问题，并且操作简便。中国专利CN105785468B本发明公开了一种模拟隧道穿越斜向错动活断层的破坏试验装置及方法。该装置能实现隧道结构与活动断层间多倾角、多交角的空间位置，更为准确地模拟出隧道结构的受力状态及破坏方式。已有设计有如下不足：1.大多只考虑了正断层、逆断层这两种倾滑型断层，对走滑型断层缺乏考虑。2.关于走滑断层模型试验装置考虑多角度的变换较少。3.对于少数可以角度变换的试验装置，角度变换麻烦，组合板的更换拆卸复杂，需要预存相关角度变换的组合板。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种模拟隧道穿越多倾角走滑断层的破坏试验装置，该装置能实现隧道结构与走滑断层间多倾角、多交角的空间位置，解决角度变换麻烦，组合板的更换拆卸复杂，需要预存相关角度变换的组合板等问题。另外，该试验装置可模拟不同埋深条件下，不同断层与隧道交角，不同破碎带宽度，隧道穿越走滑断层的受力状况，探究隧道衬砌的受力机理及破坏模式，为跨断层隧道结构设计提供真实的参考依据。具有积极的应用价值。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种模拟隧道穿越多倾角走滑断层的破坏试验装置，包括固定箱体，还包括与固定箱体相邻设置的活动箱体，

固定箱体包括矩形左侧板、梯形前侧板、梯形后侧板和第一矩形底板，

活动箱体包括矩形右侧板、矩形前侧板、矩形后侧板和第二矩形底板，

梯形前侧板的斜边与相邻的矩形前侧板的侧边之间为第一断层倾角控制区，第一断层倾角控制区为倒三角形，