一种大尺度走滑断层粘滑实验系统-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36400803发布日期:2023-12-16 03:29阅读:14来源:国知局
一种大尺度走滑断层粘滑实验系统

1.本发明涉及地质实验模型技术领域,具体为一种大尺度走滑断层粘滑实验系统



背景技术:

2.走滑断层即规模巨大的平移断层,又称横移断层

走向滑动断层,亦称为扭转断层,平移断层作用的应力是来自两旁的剪切力作用,其两盘顺断层面走向相对移动,而无上下垂直移动,由于断层面是采水平方向移动的,所以在野外的观察上经常没有明显的断崖,只会在地面上看到一条断层直线

3.我国地震活动以走滑型为主,研究走滑型地震的前兆现象具有重要意义,地震是一个动力学过程,是断层内的能量由积累转变为快速释放并发生失稳的过程,所以通过开展室内大尺度地震模拟试验,深入研究走滑断层滑动亚失稳行为,揭示断层滑动失稳短临阶段的过程,预测可能产生的地震现象,来有效的模拟粘滑现象以及大尺度粘滑事件的主要影响因素是非常有必要的,故而提出一种大尺度走滑断层粘滑实验系统来解决上述问题



技术实现要素:

4.针对现有技术的不足,本发明提供了一种大尺度走滑断层粘滑实验系统,具备有效模拟大尺度试件粘滑现象及其影响因素

能够观测亚失稳阶段的多物理场

准确说明粘滑特征等优点,解决了试件尺度小

观测数据不精确以及观测手段不足问题

5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种大尺度走滑断层粘滑实验系统,包括刚性框架,所述刚性框架的内侧分别放置有第一试件和第二试件,所述刚性框架上设置有用于挤压并推动第二试件的正应力加载机构,所述刚性框架上设置有用于挤压并推动第一试件的水平位移加载机构;
6.所述正应力加载机构包括数量为两个且固定安装在刚性框架上的第一液压缸,所述第一液压缸的输出端贯穿并延伸至刚性框架的内侧,所述第一液压缸的输出端固定连接有第一推板,所述第一液压缸与第一推板
(3)
之间设有力传感器,所述水平位移加载机构包括一端贯穿刚性框架且与刚性框架的一侧固定连接的第二液压缸,所述第二液压缸的输出端固定连接有第二推板,所述刚性框架的内侧壁固定安装有位移传感器;
7.所述刚性框架的正面滑动连接有三脚架,所述三脚架的内侧固定安装有观测相机,所述三脚架靠近刚性框架的一端固转动连接有滑轮;
8.所述第二试件上设置有声发射检测系统,所述声发射检测系统的输出端与观测相机的输出端信号连接,所述观测相机的输出端与数据采集处理系统的输入端信号连接,所述第一液压缸与第二液压缸的输入端与液压系统的输出端电性连接

9.进一步,所述声发射检测系统由
ds5-16b
全信息声发射信号分析仪与检测头组成,所述检测头设置在第二试件上,且
ds5-16b
全信息声发射信号分析仪与检测头电性连接

10.进一步,所述刚性框架的内侧壁设置有一端与第一试件相抵触的滚轮,所述滚轮
的数量为若干个,若干个所述滚轮等距分布在刚性框架的内顶壁处

11.进一步,所述三角架为伸缩调节式三脚架,且三脚架上设置有用于观测相机补光的
led
光源,所述观测相机为
ccd
相机

12.进一步,所述力传感器与位移传感器分别为轮辐式力传感器及激光位移传感器

13.进一步,所述液压系统由液压站

控制柜

管件以及同步阀组成,所述液压站与控制柜电性连接,所述液压站提供两组油路a和b,油路a组连接至正应力加载机构以提供正应力,a组油路上的两个第一液压缸,装配同步阀,由同步阀使两个油缸推进速度相同,且a组油路装配分压阀,以调节正应力大小,分压阀和同步阀共同使两个油缸提供相同大小的推力,而油路b组连接水平位移加载机构以提供水平推力,
a、b
两组油路均安装调速阀

14.进一步,所述刚性框架由四个横板组成,四个所述横板由四组螺栓进行收尾固定连接

15.与现有技术相比,本技术的技术方案具备以下有益效果:
16.该大尺度走滑断层粘滑实验系统,由于液压系统能向第一液压缸与第二液压缸上供油,通过第一推板与第二推板分别推动第一试件与第二试件进行模拟大尺度走滑断层在发生粘滑时的移动轨迹,而通过声发射检测系统

观测相机以及数据采集处理系统的配合,对力传感器以及位移传感器所传感的数值,实现对大尺度走滑断层粘滑现象观测试验,可以准确的测量被测试样的力与位移,可以给出力

位移和时间参数关系曲线,使走滑断层的位移曲线形象且精确,且整个设备功能完备,操控简单,制作成本低,可在大部分场合下演示走滑断层构造和粘滑现象下变形场的试验,为深入研究断层粘滑亚失稳行为提高精确的实验基础,提高预测地震现象的精确性

附图说明
17.图1为本发明整体结构俯视图;
18.图2为本发明整体结构左视图;
19.图3为本发明整体结构正视图

20.图中:
1、
刚性框架;
2、
第一液压缸;
3、
第一推板;
4、
力传感器;
5、
第二液压缸;
6、
第二推板;
7、
位移传感器;
8、
观测相机;
9、
第一试件;
10、
第二试件;
11、
三角架;
12、
滑轮

具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

22.请参阅图
1-3
,本实施例中的一种大尺度走滑断层粘滑实验系统,包括刚性框架1,刚性框架1由四个横板组成,四个横板由四组螺栓进行收尾固定连接,刚性框架1的内侧分别放置有第一试件8和第二试件
10
,刚性框架1上设置有用于挤压并推动第二试件
10
的正应力加载机构,刚性框架1上设置有用于挤压并推动第一试件9的水平位移加载机构

23.正应力加载机构包括数量为两个且固定安装在刚性框架1上的第一液压缸2,第一液压缸2的输出端贯穿并延伸至刚性框架1的内侧,第一液压缸2的输出端固定连接有第一
推板3,第一液压缸2与第一推板3之间设有力传感器4,水平位移加载机构包括一端贯穿刚性框架1且与刚性框架1的一侧固定连接的第二液压缸5,第二液压缸5的输出端固定连接有第二推板6,刚性框架1的内侧壁固定安装有位移传感器7刚性框架1的内侧壁设置有一端与第一试件9相抵触的滚轮,滚轮的数量为若干个,若干个滚轮等距分布在刚性框架1的内顶壁处

24.力传感器4与位移传感器7分别为轮辐式力传感器及激光位移传感器,力传感器4量程为
0—20t
,精度为
0.1
%,采样频率为0~
50hz
,力传感器4数据由4通道采集卡连接至电脑,记录时间与力的数据,力传感器4安装在第一液压缸2与第一推板3之间,由螺栓和定制法兰进行固定,位移传感器7量程为
0—16cm
,精度为
0.1mm
,采样频率为0~
1000hz
,位移传感器7数据由单通道采集卡连接至电脑,记录位移与时间数据,位移传感器7利用铝制支架固定安装在钢框架1上

25.刚性框架1的正面滑动连接有三脚架
11
,三脚架
11
的内侧固定安装有观测相机8,三脚架
11
靠近刚性框架1的一端固转动连接有滑轮
12
,三角架
11
为伸缩调节式三脚架,且三脚架
11
上设置有用于观测相机8补光的
led
光源,观测相机8为
ccd
相机,三脚架
11
用于调节相机水平与高度,需使相机相场平面与被摄试件平面保持平行;软件系统主要是图像采集软件和图像处理软件,图像采集软件控制相机的采集速度以及采集图像的像素区域大小;图像处理软件计算分析采集的散斑图像,输出图像的变形信息,如位移场

应变场等,实验采用自主研发的
dic
图像处理软件和自有的
matlab
数字图像相关算法分析处理实验结果,得到图像分析区域各点的位移和应变,实验过程中采用的相机型号为
basleraca1600-20gm
相机

26.第二试件
10
上设置有声发射检测系统,声发射检测系统的输出端与观测相机8的输入端信号连接,声发射检测系统由
ds5-16b
全信息声发射信号分析仪与检测头组成,检测头设置在第二试件
10
上,且
ds5-16b
全信息声发射信号分析仪与检测头电性连接,设备接口型号为
usb3.0
声发射仪的最大通道数为
16
通道,数据采集速率为
393mb/s
,该设备具有采样速率高,采集数据完整,采集时间长,数据易导出等优点;
27.观测相机8的输出端与数据采集处理系统的输出端信号连接,而对于观测相机的输出端与数据采集处理系统的输入端信号连接

28.第一液压缸2与第二液压缸5的输入端与液压系统的输出端电性连接,液压系统由液压站

控制柜

管件以及同步阀组成,液压站与控制柜电性连接,液压站提供两组油路a和b,油路a组连接至正应力加载机构以提供正应力,a组油路上的两个第一液压缸2,装配同步阀,由同步阀使两个油缸推进速度相同,且a组油路装配分压阀,以调节正应力大小,分压阀和同步阀共同使两个油缸提供相同大小的推力,而油路b组连接水平位移加载机构以提供水平推力,
a、b
两组油路均安装调速阀

29.本实施例中的,通过声发射检测系统

观测相机以及数据采集处理系统的配合,对力传感器4以及位移传感器7所监测的数值,实现对大尺度走滑断层粘滑现象观测试验,可以准确的测量被测试样的力与位移,可以给出力

位移和时间参数关系曲线,使走滑断层的位移曲线实时且精确,而整个设备功能完备,操控简单,制作成本低,可在大部分场合下演示走滑断层构造和粘滑现象下变形场的试验,为深入研究断层滑动亚失稳行为提高精确的实验基础,提高预测地球现象的精确性

30.需要说明的是,力和位移监测系统

观测相机

声发射监测系统均接入同一台计算机即数据处理采集系统,由同一计算机控制以上系统的运行与停止,各系统记录数据时均记录计算机当前系统时间,以此实现各物理量之间的对时

31.上述实施例的工作原理为:
32.将第二试件
10
放置在靠近第一推板3的一侧,以及将第一试件9放置在靠近第二版6的一侧,即可通过液压系统控制第一液压缸2与第二液压缸5分别推动第一推板3和第二推板6挤压并推动第一试件9和第二试件
10
,在推动挤压过程中,力传感器4与位移传感器7通过监测第一试件9和第二试件
10
受到挤压的力以及位移距离数值,且位于刚性框架1上方的观测相机8即对分析监测区域进行拍照,并将传输的数值以及照片传输至数据采集处理系统中进行分析处理,而试件材料受到内部或外部应力作用时,材料中局部区域弹性能释放,能量以弹性波的形式释放的现象为声发射
(acoustic emission

ae)

ae
信号能够显示试件内部微观结构的应力变化状态,通过研究不同的加载条件下采集到的
ae
信号来研究走滑断层粘滑过程中试件内部的应力变化情况,即通过声发射检测系统进行采集试件挤压过程中的内外应力数值,同步传输至数据采集处理系统中,即完成对大尺度走滑断层的粘滑实验

33.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序

而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程

方法

物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程

方法

物品或者设备所固有的要素

在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程

方法

物品或者设备中还存在另外的相同要素

34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化

修改

替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定

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