本發(fā)明屬于激活裝置，尤其涉及一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著地下工程逐漸向深部發(fā)展，深埋礦井巷道、硐室等面臨的高應(yīng)力問題越來越嚴(yán)重，常發(fā)生沖擊地壓、冒頂?shù)葹?zāi)害。通過構(gòu)建地質(zhì)力學(xué)模型進行物理模擬是研究地下工程各類災(zāi)害發(fā)生機理及圍巖穩(wěn)定性控制方法的重要手段；地質(zhì)力學(xué)模型試驗中，如何構(gòu)造與原始地應(yīng)力成比例的應(yīng)力場，還原模型所受的地應(yīng)力狀態(tài)是保證試驗成功的重要前提。

2、發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前技術(shù)中，只涉及到了地質(zhì)力學(xué)模型試驗的斷層體制作裝置，通過調(diào)節(jié)斷層隔板之間的距離和傾斜方向可實現(xiàn)任意厚度、任意方位斷層體的制作；但是，目前的模型試驗裝置中，不存在對力學(xué)模型進行斷層激活的結(jié)構(gòu)，不能進行斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)的還原試驗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置及方法，實現(xiàn)了對斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型的斷層激活，能夠還原斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型所受的地應(yīng)力狀態(tài)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，采用如下技術(shù)方案：

3、一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，包括鎖固機構(gòu)，以及設(shè)置在所述鎖固機構(gòu)上的加載機構(gòu)；

4、所述鎖固機構(gòu)包括固定件和鎖定件；所述固定件為一個開口的固定箱體，所述鎖定件包括四個獨立設(shè)置的鎖定箱體，每個鎖定箱體包括三個相互垂直的鎖定板；

5、待測模型的一部分位于所述固定箱體內(nèi)，另一部分被四個鎖定箱體包裹；四個鎖定箱體不接觸，所述固定件和所述鎖定件之間預(yù)留縫隙；加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件的兩側(cè)進行加載，加載到預(yù)設(shè)條件后，對所述固定件進行單側(cè)加載，獲得加速度實現(xiàn)激活。

6、進一步的，所述加載機構(gòu)包括，作用到所述鎖定件一側(cè)的第一加載組件群，作用到鎖定件另一側(cè)的第二加載組件群，作用到所述固定件一側(cè)的第三加載組件群，以及作用到固定件另一側(cè)的第四加載組件群。

7、進一步的，所述第一加載組件群、所述第二加載組件群、所述第三加載組件群和所述第四加載組件群，均包括多個伸縮機構(gòu)，每個伸縮機構(gòu)的輸出端上設(shè)置有加載塊。

8、進一步的，待測模型上，位于所述鎖定件的位置處，開設(shè)有巷道窺視孔。

9、進一步的，所述巷道窺視孔內(nèi)設(shè)置有位移傳感器，待測模型內(nèi)預(yù)埋有力傳感器；加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件進行靜態(tài)加載，待靜態(tài)加載到預(yù)定荷載后，向所述鎖定件進行動態(tài)加載；所述位移傳感器檢測到臨界位移值時，對所述固定件進行單側(cè)加載進行激活。

10、進一步的，待測模型中，預(yù)埋多個力傳感器，相鄰力傳感器檢測值的差，大于預(yù)設(shè)值，且所述位移傳感器檢測的對應(yīng)位置模型外部沒有發(fā)生位移；此時，利用紅外檢測技術(shù)，獲得力傳感器的傾斜角度，利用傾斜角度對監(jiān)測力進行補償；

11、相鄰力傳感器檢測值的差，大于預(yù)設(shè)值，且所述位移傳感器檢測的對應(yīng)位置模型外部發(fā)生位移；此時，利用模型局部位移變化對對監(jiān)測力進行補償。

12、進一步的，待測模型中，設(shè)置多個位移傳感器，如果存在相鄰位移傳感器檢測的位移值間的差值，大于預(yù)設(shè)差值，則剔除對應(yīng)位移值；最后檢測的位移值，為多個位移傳感器的平均值。

13、進一步的，根據(jù)模型尺寸、模型模擬的地質(zhì)參數(shù)和模型環(huán)境，確定預(yù)留縫隙的尺寸。

14、進一步的，待測模型尺寸變化預(yù)設(shè)尺寸時，預(yù)留縫隙寬度變化第一預(yù)設(shè)寬度；模型硬度值變化預(yù)設(shè)硬度時，裂縫寬度變化第二預(yù)設(shè)寬度；模型內(nèi)部濕度和表面溫度增加時，裂縫寬度減小，模型內(nèi)部濕度和表面溫度減小時，裂縫寬度增加。

15、為了實現(xiàn)上述目的，第二方面，本發(fā)明還提供了一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活方法，采用如下技術(shù)方案：

16、一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活方法，采用了如第一方面中所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，包括：加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件的兩側(cè)進行加載，加載到預(yù)設(shè)條件后，對所述固定件進行單側(cè)加載，獲得加速度實現(xiàn)激活。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

18、本發(fā)明中鎖固機構(gòu)包括固定件和鎖定件；所述固定件為一個開口的固定箱體，所述鎖定件包括四個獨立設(shè)置的鎖定箱體，每個鎖定箱體包括三個相互垂直的鎖定板；待測模型的一部分位于所述固定箱體內(nèi)，另一部分被四個鎖定箱體包裹；四個鎖定箱體不接觸，所述固定件和所述鎖定件之間預(yù)留縫隙；加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件的兩側(cè)進行加載，加載到預(yù)設(shè)條件后，對所述固定件進行單側(cè)加載，獲得加速度實現(xiàn)激活；實現(xiàn)了對斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型的斷層激活，能夠還原斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型所受的地應(yīng)力狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，包括鎖固機構(gòu)，以及設(shè)置在所述鎖固機構(gòu)上的加載機構(gòu)；

2.如權(quán)利要求1所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，所述加載機構(gòu)包括，作用到所述鎖定件一側(cè)的第一加載組件群，作用到鎖定件另一側(cè)的第二加載組件群，作用到所述固定件一側(cè)的第三加載組件群，以及作用到固定件另一側(cè)的第四加載組件群。

3.如權(quán)利要求2所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，所述第一加載組件群、所述第二加載組件群、所述第三加載組件群和所述第四加載組件群，均包括多個伸縮機構(gòu)，每個伸縮機構(gòu)的輸出端上設(shè)置有加載塊。

4.如權(quán)利要求1所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，待測模型上，位于所述鎖定件的位置處，開設(shè)有巷道窺視孔。

5.如權(quán)利要求4所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，所述巷道窺視孔內(nèi)設(shè)置有位移傳感器，待測模型內(nèi)預(yù)埋有力傳感器；加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件進行靜態(tài)加載，待靜態(tài)加載到預(yù)定荷載后，向所述鎖定件進行動態(tài)加載；所述位移傳感器檢測到臨界位移值時，對所述固定件進行單側(cè)加載進行激活。

6.如權(quán)利要求5所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，待測模型中，預(yù)埋多個力傳感器，相鄰力傳感器檢測值的差，大于預(yù)設(shè)值，且所述位移傳感器檢測的對應(yīng)位置模型外部沒有發(fā)生位移；此時，利用紅外檢測技術(shù)，獲得力傳感器的傾斜角度，利用傾斜角度對監(jiān)測力進行補償；

7.如權(quán)利要求5所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，待測模型中，設(shè)置多個位移傳感器，如果存在相鄰位移傳感器檢測的位移值間的差值，大于預(yù)設(shè)差值，則剔除對應(yīng)位移值；最后檢測的位移值，為多個位移傳感器的平均值。

8.如權(quán)利要求1所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，根據(jù)模型尺寸、模型模擬的地質(zhì)參數(shù)和模型環(huán)境，確定預(yù)留縫隙的尺寸。

9.如權(quán)利要求8所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，其特征在于，待測模型尺寸變化預(yù)設(shè)尺寸時，預(yù)留縫隙寬度變化第一預(yù)設(shè)寬度；模型硬度值變化預(yù)設(shè)硬度時，裂縫寬度變化第二預(yù)設(shè)寬度；模型內(nèi)部濕度和表面溫度增加時，裂縫寬度減小，模型內(nèi)部濕度和表面溫度減小時，裂縫寬度增加。

10.斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求1-9任一項所述的斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置，包括：加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件的兩側(cè)進行加載，加載到預(yù)設(shè)條件后，對所述固定件進行單側(cè)加載，獲得加速度實現(xiàn)激活。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于激活裝置技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層激活裝置及方法，包括鎖固機構(gòu)，以及設(shè)置在所述鎖固機構(gòu)上的加載機構(gòu)；鎖固機構(gòu)包括固定件和鎖定件；所述固定件為一個開口的固定箱體，所述鎖定件包括四個獨立設(shè)置的鎖定箱體，每個鎖定箱體包括三個相互垂直的鎖定板；待測模型的一部分位于所述固定箱體內(nèi)，另一部分被四個鎖定箱體包裹；四個鎖定箱體不接觸，所述固定件和所述鎖定件之間預(yù)留縫隙；加載機構(gòu)對所述固定件和所述鎖定件的兩側(cè)進行加載，加載到預(yù)設(shè)條件后，對所述固定件進行單側(cè)加載，獲得加速度實現(xiàn)激活；實現(xiàn)了對斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型的斷層激活，能夠還原斷層滑移型地質(zhì)力學(xué)模型所受的地應(yīng)力狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：王琦,康紅普,章沖,張召森,高富強,婁金福,高紅科,王曉卿
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21