專利名稱：一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)力學(xué)技術(shù)，尤其是一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及交通運(yùn)輸事業(yè)的騰飛，開(kāi)發(fā)利用地下空間越來(lái)越體現(xiàn)出巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，我國(guó)地下空間開(kāi)發(fā)利用正在向現(xiàn)代化、科學(xué)化的方向發(fā)展。隨著地下工程的數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷增大，很多學(xué)者正在通過(guò)多種方式，研究地下工程設(shè)計(jì)和施工方法的優(yōu)化，進(jìn)行施工過(guò)程力學(xué)規(guī)律的探索。其中，模型試驗(yàn)是研究地下工程施工過(guò)程規(guī)律的有效方法之一。模型試驗(yàn)是根據(jù)相似理論，將實(shí)際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M的。但現(xiàn)在的地下工程模型試驗(yàn)中存在明顯的弱點(diǎn)，在做地質(zhì)力學(xué)相似模型試驗(yàn)的基本模型時(shí)，相似材料一般采用簡(jiǎn)化的分層水平填鋪，即將實(shí)際工程中的地層產(chǎn)狀簡(jiǎn)化為水平走向。這樣難以滿足模型試驗(yàn)與實(shí)際工程的幾何相似，不能反映地層產(chǎn)狀對(duì)工程的影響。但是，在實(shí)際工程中，地層產(chǎn)狀對(duì)工程建設(shè)往往是不可忽略的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有的模型試驗(yàn)技術(shù)的不足，提供一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，模擬逼真，可用于模型試驗(yàn)的模型體傾斜填料巖層產(chǎn)狀控制裝置，可以在模型體堆填夯實(shí)過(guò)程中人為控制相似材料層面的產(chǎn)狀及層厚，實(shí)現(xiàn)模型試驗(yàn)傾斜填料以模擬不同地質(zhì)情況，還可以實(shí)現(xiàn)不同巖性?shī)A層的制作，有利于模型試驗(yàn)中模擬地下工程中地層傾斜、軟弱夾層等實(shí)際地層情況。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置，它包括主定位板以及通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸I和縱向轉(zhuǎn)軸II安裝在主定位板后側(cè)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(diào)節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設(shè)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(shè)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(nèi)。所述主定位板、副定位板A和副定位板B由高強(qiáng)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(guò)主滑桿調(diào)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(dāng)模擬地層走向與開(kāi)挖軸向方向成一定角度時(shí)，密封裝置與模型體側(cè)壁間的空隙，其中本裝置能模擬的地層走向與開(kāi)挖軸向方向間夾角的范圍是0° 50°。當(dāng)模擬地層走向與開(kāi)挖軸向方向不一致時(shí)，主定位板A和主定位板B兩側(cè)與模型體之間會(huì)有一定的空隙，此時(shí)松開(kāi)縱向轉(zhuǎn)軸I和縱向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)出，實(shí)現(xiàn)裝置與模型體側(cè)壁的密封。[0010]所述傾角為20 90°。一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置的方法，包括以下步驟A.確定地層走向，根據(jù)模型體尺寸，調(diào)節(jié)主滑桿，將兩個(gè)水平定位軸與模型體連接，按實(shí)際地層走向，調(diào)節(jié)兩個(gè)水平定位軸，保證主滑桿的方向與實(shí)際地層走向相同；B.確定地層傾角，根據(jù)實(shí)際地層的傾角，調(diào)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(shí)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(shí)現(xiàn)各定位板與模型體密閉，通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸1(10)和縱向轉(zhuǎn)軸II (11)，調(diào)節(jié)兩側(cè)副定位板A(3)和副定位板B(4)的角度，保證地層走向與開(kāi)挖軸向方向在0° 50°范圍時(shí)，各定位板兩側(cè)與模型體能夠密閉；D.堆填相似材料，根據(jù)實(shí)際工程中的地層密度，在各定位板一側(cè)填鋪相似材料，根據(jù)各定位板的位置和相似材料的密度，計(jì)算填料的重量，沿各定位板，將相似材料夯實(shí)到預(yù)定的體積，從而控制模型體中相似材料填鋪的密實(shí)度。E.待相似材料充分干燥后，松開(kāi)水平定位軸A和水平定位軸B，將裝置定位到新的位置，進(jìn)行新一層相似材料的填鋪。本實(shí)用新型按照實(shí)際工程中的地層產(chǎn)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(shí)相似材料；相似材料鋪設(shè)時(shí)，將各定位板產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致，利用各水平定位軸將裝置固定在模型體上；根據(jù)實(shí)際巖層厚度，通過(guò)相似原理?yè)Q算后，確定堆填相似材料的體積，在各定位板的一側(cè)堆填相似材料，并沿傾斜面進(jìn)行夯實(shí)，夯實(shí)到預(yù)定位置為止；待模型體充分干燥后，將整個(gè)裝置進(jìn)行整體平移，從而成功構(gòu)造了模型試驗(yàn)中一層傾斜走向的地層產(chǎn)狀。本實(shí)用新型研究了模型試驗(yàn)中地層產(chǎn)狀定位的方法，解決了地層產(chǎn)狀為傾斜走向和不同巖性?shī)A層的模擬問(wèn)題。在模型試驗(yàn)相似材料堆填過(guò)程中精確定位地層產(chǎn)狀，準(zhǔn)確控制夾層厚度，與前人研究相比，與工程實(shí)踐更接近，所得出的地質(zhì)力學(xué)形似模型試驗(yàn)研究成果適用范圍更廣。本實(shí)用新型解決了地層產(chǎn)狀為傾斜走向和不同巖性?shī)A層的模擬問(wèn)題，具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·[0020]1、能成功的在相似模型試驗(yàn)中模擬傾斜走向的地層產(chǎn)狀；實(shí)現(xiàn)精確控制地層的走向和傾角；2、能成功的在相似模型試驗(yàn)中模擬不同巖性?shī)A層，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制夾層厚度；3、能實(shí)現(xiàn)在相似材料的鋪設(shè)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際工程中的地層密度，通過(guò)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(shí)度；4、可以實(shí)現(xiàn)沿地層傾斜走向的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行相似材料的夯實(shí)，真正模擬出地層的各向異性的特征。

圖1是本實(shí)用新型副定位板收起的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型副定位板展開(kāi)的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)軸I， 11.縱向轉(zhuǎn)軸II。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、圖2中，一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)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(cè)有可通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸IlO和縱向轉(zhuǎn)軸IIll控制的副定位板A3、副定位板B4，各定位板通過(guò)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(qiáng)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(guò)主滑桿7調(diào)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(yàn)?zāi)M的地層產(chǎn)狀。所述副定位板由副定位板A3和副定位板B4組成，用于當(dāng)模擬地層走向與開(kāi)挖軸向方向成一定角度時(shí)，密封裝置與模型體側(cè)壁間的空隙，其中本裝置能模擬的地層走向與開(kāi)挖軸向方向間夾角的范圍是0° 50°。當(dāng)模擬地層走向與開(kāi)挖軸向方向不一致時(shí)，主定位板Al和主定位板B2兩側(cè)與模型體之間會(huì)有一定的空隙，此時(shí)松開(kāi)縱向轉(zhuǎn)軸IlO和縱向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)出，實(shí)現(xiàn)裝置與模型體側(cè)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(yàn)地層產(chǎn)狀定位的方法，包括以下步驟A.確定地層走向，根據(jù)模型體尺寸，調(diào)節(jié)主滑桿7，將兩個(gè)水平定位軸A5、水平定位軸B6與模型體連接，按實(shí)際地層走向，調(diào)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(shí)際地層走向相同；B.確定地層傾角，根據(jù)實(shí)際地層的傾角，調(diào)節(jié)各定位板的角度，保證各定位板的傾角與實(shí)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(shí)現(xiàn)裝置與模型體密閉，通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸110、縱向轉(zhuǎn)軸1111，調(diào)節(jié)兩側(cè)副定位板 A3、副定位板B4的角度，保證地層走向與開(kāi)挖軸向方向在0° 50°范圍時(shí)，副定位板A3、 副定位板B4兩側(cè)與模型體密閉；D.堆填相似材料，根據(jù)實(shí)際工程中的地層密度，在各定位板一側(cè)填鋪相似材料，沿各定位板進(jìn)行夯實(shí)，通過(guò)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(shí)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(yù)定位置，進(jìn)行新一層相似材料的填鋪。
權(quán)利要求1.一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置，其特征是，它包括主定位板以及通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸1(10)和縱向轉(zhuǎn)軸II(Il)安裝在主定位板后側(cè)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(diào)節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設(shè)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(shè)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(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)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(qiáng)度鋼材制成。
3.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)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(guò)主滑桿(7)調(diào)節(jié)水平尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置，其特征是，所述傾角為 20 90° 。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于模型試驗(yàn)地層產(chǎn)狀定位的裝置，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，模擬逼真，可用于模型試驗(yàn)的模型體傾斜填料巖層產(chǎn)狀控制裝置，在模型體堆填夯實(shí)過(guò)程中人為控制相似材料層面的產(chǎn)狀及層厚，實(shí)現(xiàn)模型試驗(yàn)傾斜填料以模擬不同地質(zhì)情況，還可以實(shí)現(xiàn)不同巖性?shī)A層的制作，有利于模型試驗(yàn)中模擬地下工程中地層傾斜、軟弱夾層等實(shí)際地層情況。它包括主定位板以及通過(guò)縱向轉(zhuǎn)軸I和縱向轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)主定位板及兩副定位板間的傾角；主定位板上部設(shè)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(shè)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(nèi)。
文檔編號(hào)G01N1/28GK202177534SQ20112025808
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者周毅, 李利平, 李術(shù)才, 林春金, 胡聰, 趙巖 申請(qǐng)人:山東大學(xué)