專利名稱：一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地質力學技術，尤其是一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置。
背景技術：
隨著我國經濟、科學技術的發(fā)展及交通運輸事業(yè)的騰飛，開發(fā)利用地下空間越來越體現出巨大經濟效益和社會效益，我國地下空間開發(fā)利用正在向現代化、科學化的方向發(fā)展。隨著地下工程的數量不斷增加，規(guī)模不斷增大，很多學者正在通過多種方式，研究地下工程設計和施工方法的優(yōu)化，進行施工過程力學規(guī)律的探索。其中，模型試驗是研究地下工程施工過程規(guī)律的有效方法之一。模型試驗是根據相似理論，將實際工程轉換為室內模型進行試驗模擬的。但現在的地下工程模型試驗中存在明顯的弱點，在做地質力學相似模型試驗的基本模型時，相似材料一般采用簡化的分層水平填鋪，即將實際工程中的地層產狀簡化為水平走向。這樣難以滿足模型試驗與實際工程的幾何相似，不能反映地層產狀對工程的影響。但是，在實際工程中，地層產狀對工程建設往往是不可忽略的。

實用新型內容本實用新型的目的是為克服上述現有的模型試驗技術的不足，提供一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置，它結構簡單，使用方便，模擬逼真，可用于模型試驗的模型體傾斜填料巖層產狀控制裝置，可以在模型體堆填夯實過程中人為控制相似材料層面的產狀及層厚，實現模型試驗傾斜填料以模擬不同地質情況，還可以實現不同巖性夾層的制作，有利于模型試驗中模擬地下工程中地層傾斜、軟弱夾層等實際地層情況。為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置，它包括主定位板以及通過縱向轉軸I和縱向轉軸II安裝在主定位板后側兩端且走向與主定位板平行的副定位板A和副定位板B， 從而調節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設有水平定位軸A和水平定位軸 B,兩者與模型架連接；在主定位板下部設有主滑桿，主滑桿以及水平定位軸A和水平定位軸B均安裝在各自的直線軸承內。所述主定位板、副定位板A和副定位板B由高強度鋼材制成。所述主定位板由主定位板A和主定位板B拼合而成，通過主滑桿調節(jié)水平尺寸。所述副定位板由副定位板A和副定位板B組成，用于當模擬地層走向與開挖軸向方向成一定角度時，密封裝置與模型體側壁間的空隙，其中本裝置能模擬的地層走向與開挖軸向方向間夾角的范圍是0° 50°。當模擬地層走向與開挖軸向方向不一致時，主定位板A和主定位板B兩側與模型體之間會有一定的空隙，此時松開縱向轉軸I和縱向轉軸 II，將副定位板A和副定位板B沿主定位板A和主定位板B轉出，實現裝置與模型體側壁的密封。[0010]所述傾角為20 90°。一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置的方法，包括以下步驟A.確定地層走向，根據模型體尺寸，調節(jié)主滑桿，將兩個水平定位軸與模型體連接，按實際地層走向，調節(jié)兩個水平定位軸，保證主滑桿的方向與實際地層走向相同；B.確定地層傾角，根據實際地層的傾角，調節(jié)主定位板A和主定位板B與副定位板 A和副定位板B間的傾角，保證該傾角與實際地層相同，并將各定位板底部固定在下面的相似材料中；C.實現各定位板與模型體密閉，通過縱向轉軸1(10)和縱向轉軸II (11)，調節(jié)兩側副定位板A(3)和副定位板B(4)的角度，保證地層走向與開挖軸向方向在0° 50°范圍時，各定位板兩側與模型體能夠密閉；D.堆填相似材料，根據實際工程中的地層密度，在各定位板一側填鋪相似材料，根據各定位板的位置和相似材料的密度，計算填料的重量，沿各定位板，將相似材料夯實到預定的體積，從而控制模型體中相似材料填鋪的密實度。E.待相似材料充分干燥后，松開水平定位軸A和水平定位軸B，將裝置定位到新的位置，進行新一層相似材料的填鋪。本實用新型按照實際工程中的地層產狀，模型體采用分層傾斜鋪相似材料的堆填方式，并沿傾斜面夯實相似材料；相似材料鋪設時，將各定位板產狀與巖層產狀一致，利用各水平定位軸將裝置固定在模型體上；根據實際巖層厚度，通過相似原理換算后，確定堆填相似材料的體積，在各定位板的一側堆填相似材料，并沿傾斜面進行夯實，夯實到預定位置為止；待模型體充分干燥后，將整個裝置進行整體平移，從而成功構造了模型試驗中一層傾斜走向的地層產狀。本實用新型研究了模型試驗中地層產狀定位的方法，解決了地層產狀為傾斜走向和不同巖性夾層的模擬問題。在模型試驗相似材料堆填過程中精確定位地層產狀，準確控制夾層厚度，與前人研究相比，與工程實踐更接近，所得出的地質力學形似模型試驗研究成果適用范圍更廣。本實用新型解決了地層產狀為傾斜走向和不同巖性夾層的模擬問題，具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·[0020]1、能成功的在相似模型試驗中模擬傾斜走向的地層產狀；實現精確控制地層的走向和傾角；2、能成功的在相似模型試驗中模擬不同巖性夾層，實現準確控制夾層厚度；3、能實現在相似材料的鋪設過程中，根據實際工程中的地層密度，通過控制填鋪相似材料的重量和定位定位板位置，控制模型體中相似材料填鋪的密實度；4、可以實現沿地層傾斜走向的結構面進行相似材料的夯實，真正模擬出地層的各向異性的特征。

圖1是本實用新型副定位板收起的結構示意圖；圖2是本實用新型副定位板展開的結構示意圖；其中1.主定位板A ；2.主定位板B ;3.副定位板A ;4.副定位板B ;5.水平定位軸
4A;6.水平定位軸B ;7.主滑桿；8.定位板直線軸承；9.定位軸直線軸承，10.縱向轉軸I， 11.縱向轉軸II。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1、圖2中，一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置，包括主定位板Al、主定位板 B2、副定位板A3、副定位板B4，主定位板Al、主定位板B2上有主滑桿7，兩側有可通過縱向轉軸IlO和縱向轉軸IIll控制的副定位板A3、副定位板B4，各定位板通過水平定位軸A5、 水平定位軸B6與模型架連接，主滑桿7和水平定位軸A5、水平定位軸B6上分別安裝有定位板直線軸承8、定位軸直線軸承9。所述各定位板由高強度鋼材制成。所述主定位板Al、主定位板B2由兩塊鋼板拼合而成，通過主滑桿7調節(jié)水平尺寸。所述水平定位軸A5、水平定位軸B6將各定位板與模型體連接，控制模型試驗模擬的地層產狀。所述副定位板由副定位板A3和副定位板B4組成，用于當模擬地層走向與開挖軸向方向成一定角度時，密封裝置與模型體側壁間的空隙，其中本裝置能模擬的地層走向與開挖軸向方向間夾角的范圍是0° 50°。當模擬地層走向與開挖軸向方向不一致時，主定位板Al和主定位板B2兩側與模型體之間會有一定的空隙，此時松開縱向轉軸IlO和縱向轉軸II11，將副定位板A3和副定位板B4沿主定位板Al和主定位板B2轉出，實現裝置與模型體側壁的密封。所述裝置能模擬傾角在20 90°的所有地層。一種用于模型試驗地層產狀定位的方法，包括以下步驟A.確定地層走向，根據模型體尺寸，調節(jié)主滑桿7，將兩個水平定位軸A5、水平定位軸B6與模型體連接，按實際地層走向，調節(jié)水平定位軸A5、水平定位軸B6，保證主滑桿7 的方向與實際地層走向相同；B.確定地層傾角，根據實際地層的傾角，調節(jié)各定位板的角度，保證各定位板的傾角與實際地層相同，并將各定位板底部固定在下面的相似材料中；C.實現裝置與模型體密閉，通過縱向轉軸110、縱向轉軸1111，調節(jié)兩側副定位板 A3、副定位板B4的角度，保證地層走向與開挖軸向方向在0° 50°范圍時，副定位板A3、 副定位板B4兩側與模型體密閉；D.堆填相似材料，根據實際工程中的地層密度，在各定位板一側填鋪相似材料，沿各定位板進行夯實，通過控制填鋪相似材料的重量和水平定位軸A5、水平定位軸B6的位置，控制模型體中相似材料填鋪的密實度。E.待相似材料充分干燥后，松兩水平定位軸，平移各定位板到預定位置，進行新一層相似材料的填鋪。
權利要求1.一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置，其特征是，它包括主定位板以及通過縱向轉軸1(10)和縱向轉軸II(Il)安裝在主定位板后側兩端且走向與主定位板平行的副定位板AC3)和副定位板W4)，從而調節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設有水平定位軸A ( 和水平定位軸B (6)，兩者與模型架連接；在主定位板下部設有主滑桿(7)，主滑桿(7)以及水平定位軸A ( 和水平定位軸B (6)均安裝在各自的直線軸承內。
2.如權利要求1所述的用于模型試驗地層產狀定位的裝置，其特征是，所述主定位板、 副定位板A(3)和副定位板W4)由高強度鋼材制成。
3.如權利要求1所述的用于模型試驗地層產狀定位的裝置，其特征是，所述主定位板由主定位板A(I)和主定位板BQ)拼合而成，通過主滑桿(7)調節(jié)水平尺寸。
4.如權利要求1所述的用于模型試驗地層產狀定位的裝置，其特征是，所述傾角為 20 90° 。
專利摘要本實用新型涉及一種用于模型試驗地層產狀定位的裝置，它結構簡單，使用方便，模擬逼真，可用于模型試驗的模型體傾斜填料巖層產狀控制裝置，在模型體堆填夯實過程中人為控制相似材料層面的產狀及層厚，實現模型試驗傾斜填料以模擬不同地質情況，還可以實現不同巖性夾層的制作，有利于模型試驗中模擬地下工程中地層傾斜、軟弱夾層等實際地層情況。它包括主定位板以及通過縱向轉軸I和縱向轉軸II安裝在主定位板兩端的副定位板A和副定位板B，從而調節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設有水平定位軸A和水平定位軸B，兩者與模型架連接；在主定位板下部設有主滑桿，主滑桿以及水平定位軸A和水平定位軸B均安裝在各自的直線軸承內。
文檔編號G01N1/28GK202177534SQ20112025808
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者周毅, 李利平, 李術才, 林春金, 胡聰, 趙巖 申請人:山東大學