[发明专利]断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置及方法

权利要求书

1.一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，利用土体和隧道模型在走滑断层错动模拟装置内设置所需要模拟的断层，其特征在于，包括固定盘模型箱(1)、错动盘模型箱(2)、竖向加压组件(3)和层状剪切组件(4)，

所述层状剪切组件(4)一端与固定盘模型箱(1)相连，所述层状剪切组件(4)另一端与错动盘模型箱(2)相连，所述固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)内均设有竖向加压组件(3)，土体和隧道模型设置在固定盘模型箱(1)、错动盘模型箱(2)内并穿过层状剪切组件(4)，所述竖向加压组件(3)用于对固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)内的土体和隧道模型施加竖向压力；

所述层状剪切组件(4)包括第一层状剪切箱(42)和第二层状剪切箱(44)，所述第一层状剪切箱(42)分别与固定盘模型箱(1)或错动盘模型箱(2)相接，所述第一层状剪切箱(42)用于模拟断层的宽度，所述第二层状剪切箱(44)两端均设有第一层状剪切箱(42)，所述第二层状剪切箱(44)的角度可调，所述第二层状剪切箱(44)用于模拟断层的倾角。

2.根据权利要求1所述的一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，其特征在于，所述走滑断层错动模拟装置还包括振动台，所述固定盘模型箱(1)与刚性地面牢固连接，所述错动盘模型箱(2)固定于振动台上方，通过控制振动台地震波的输入使错动盘模型箱(2)沿振动台振动方向发生运动，从而带动第一层状剪切箱(42)和第二层状剪切箱(44)沿水平方向发生错动。

3.根据权利要求1所述的一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，其特征在于，所述固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)均包括箱体(12)，所述箱体(12)由五个封闭面和一个开口面组成，所述开口面位于固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)的相对面，所述第一层状剪切箱(42)通过开口面分别与固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)相接，所述竖向加压组件(3)设于箱体(12)的上下封闭面上。

4.根据权利要求3所述的一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，其特征在于，所述固定盘模型箱(1)和错动盘模型箱(2)还包括转轴(11)、门栓(13)和刚性格栅(14)，所述箱体(12)的前后封闭面上设有刚性格栅(14)，所述箱体(12)的侧封闭面上设有门栓(13)，所述箱体(12)的侧封闭面与后封闭面相连处设有转轴(11)，

所述刚性格栅(14)用于增加固定盘模型箱(1)或错动盘模型箱(2)沿水平方向抵抗错动的刚度。

5.根据权利要求3所述的一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，其特征在于，所述竖向加压组件(3)包括金属把手、金属板(31)、传力十字网格架(32)和传力金属轴(33)，所述传力金属轴(33)的上端穿过箱体(12)的上封闭面与金属把手相连，所述传力金属轴(33)下端与传力十字网格架(32)相连，所述传力十字网格架(32)下端设有金属板(31)，所述金属板(31)设于固定盘模型箱(1)或错动盘模型箱(2)内，所述金属板(31)与固定盘模型箱(1)或错动盘模型箱(2)内的土体和隧道模型相接，旋转金属把手通过传力金属轴(33)将压力传递至传力十字网格架(32)，传力十字网格架(32)把压力均匀的传递给金属板(31)，金属板(31)将压力施加在土体和隧道模型上部。

6.根据权利要求1所述的一种断层破碎带几何特征可变的走滑断层错动模拟装置，其特征在于，所述层状剪切组件(4)共设置11层，三个所述第二层状剪切箱(44)两端各设置四个第一层状剪切箱(42)，相邻第一层状剪切箱(42)之间设有定向轴承(41)，相邻第二层状剪切箱(44)之间设有定向轴承(41)，所述第一层状剪切箱(42)和第二层状剪切箱(44)、固定盘模型箱(1)或错动盘模型箱(2)之间通过定向轴承(41)连接，所述定向轴承(41)用于发生错动位移，通过错动盘模型箱(2)带动层状剪切组件(4)沿着定向轴承(41)的排列方向产生错动。