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专利名称：一种用于模型试验地层产状定位的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地质力学技术，尤其是一种用于模型试验地层产状定位的装置。
背景技术：
随着我国经济、科学技术的发展及交通运输事业的腾飞，开发利用地下空间越来越体现出巨大经济效益和社会效益，我国地下空间开发利用正在向现代化、科学化的方向发展。随着地下工程的数量不断增加，规模不断增大，很多学者正在通过多种方式，研究地下工程设计和施工方法的优化，进行施工过程力学规律的探索。其中，模型试验是研究地下工程施工过程规律的有效方法之一。模型试验是根据相似理论，将实际工程转换为室内模型进行试验模拟的。但现在的地下工程模型试验中存在明显的弱点，在做地质力学相似模型试验的基本模型时，相似材料一般采用简化的分层水平填铺，即将实际工程中的地层产状简化为水平走向。这样难以满足模型试验与实际工程的几何相似，不能反映地层产状对工程的影响。但是，在实际工程中，地层产状对工程建设往往是不可忽略的。

实用新型内容本实用新型的目的是为克服上述现有的模型试验技术的不足，提供一种用于模型试验地层产状定位的装置，它结构简单，使用方便，模拟逼真，可用于模型试验的模型体倾斜填料岩层产状控制装置，可以在模型体堆填夯实过程中人为控制相似材料层面的产状及层厚，实现模型试验倾斜填料以模拟不同地质情况，还可以实现不同岩性夹层的制作，有利于模型试验中模拟地下工程中地层倾斜、软弱夹层等实际地层情况。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种用于模型试验地层产状定位的装置，它包括主定位板以及通过纵向转轴I和纵向转轴II安装在主定位板后侧两端且走向与主定位板平行的副定位板A和副定位板B， 从而调节主定位板及两副定位板间的倾角；主定位板上部设有水平定位轴A和水平定位轴 B,两者与模型架连接；在主定位板下部设有主滑杆，主滑杆以及水平定位轴A和水平定位轴B均安装在各自的直线轴承内。所述主定位板、副定位板A和副定位板B由高强度钢材制成。所述主定位板由主定位板A和主定位板B拼合而成，通过主滑杆调节水平尺寸。所述副定位板由副定位板A和副定位板B组成，用于当模拟地层走向与开挖轴向方向成一定角度时，密封装置与模型体侧壁间的空隙，其中本装置能模拟的地层走向与开挖轴向方向间夹角的范围是0° 50°。当模拟地层走向与开挖轴向方向不一致时，主定位板A和主定位板B两侧与模型体之间会有一定的空隙，此时松开纵向转轴I和纵向转轴 II，将副定位板A和副定位板B沿主定位板A和主定位板B转出，实现装置与模型体侧壁的密封。[0010]所述倾角为20 90°。一种用于模型试验地层产状定位的装置的方法，包括以下步骤A.确定地层走向，根据模型体尺寸，调节主滑杆，将两个水平定位轴与模型体连接，按实际地层走向，调节两个水平定位轴，保证主滑杆的方向与实际地层走向相同；B.确定地层倾角，根据实际地层的倾角，调节主定位板A和主定位板B与副定位板 A和副定位板B间的倾角，保证该倾角与实际地层相同，并将各定位板底部固定在下面的相似材料中；C.实现各定位板与模型体密闭，通过纵向转轴1(10)和纵向转轴II (11)，调节两侧副定位板A(3)和副定位板B(4)的角度，保证地层走向与开挖轴向方向在0° 50°范围时，各定位板两侧与模型体能够密闭；D.堆填相似材料，根据实际工程中的地层密度，在各定位板一侧填铺相似材料，根据各定位板的位置和相似材料的密度，计算填料的重量，沿各定位板，将相似材料夯实到预定的体积，从而控制模型体中相似材料填铺的密实度。E.待相似材料充分干燥后，松开水平定位轴A和水平定位轴B，将装置定位到新的位置，进行新一层相似材料的填铺。本实用新型按照实际工程中的地层产状，模型体采用分层倾斜铺相似材料的堆填方式，并沿倾斜面夯实相似材料；相似材料铺设时，将各定位板产状与岩层产状一致，利用各水平定位轴将装置固定在模型体上；根据实际岩层厚度，通过相似原理换算后，确定堆填相似材料的体积，在各定位板的一侧堆填相似材料，并沿倾斜面进行夯实，夯实到预定位置为止；待模型体充分干燥后，将整个装置进行整体平移，从而成功构造了模型试验中一层倾斜走向的地层产状。本实用新型研究了模型试验中地层产状定位的方法，解决了地层产状为倾斜走向和不同岩性夹层的模拟问题。在模型试验相似材料堆填过程中精确定位地层产状，准确控制夹层厚度，与前人研究相比，与工程实践更接近，所得出的地质力学形似模型试验研究成果适用范围更广。本实用新型解决了地层产状为倾斜走向和不同岩性夹层的模拟问题，具有以下优占.
^ \\\ ·[0020]1、能成功的在相似模型试验中模拟倾斜走向的地层产状；实现精确控制地层的走向和倾角；2、能成功的在相似模型试验中模拟不同岩性夹层，实现准确控制夹层厚度；3、能实现在相似材料的铺设过程中，根据实际工程中的地层密度，通过控制填铺相似材料的重量和定位定位板位置，控制模型体中相似材料填铺的密实度；4、可以实现沿地层倾斜走向的结构面进行相似材料的夯实，真正模拟出地层的各向异性的特征。

图1是本实用新型副定位板收起的结构示意图；图2是本实用新型副定位板展开的结构示意图；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.水平定位轴
4A;6.水平定位轴B ;7.主滑杆；8.定位板直线轴承；9.定位轴直线轴承，10.纵向转轴I， 11.纵向转轴II。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1、图2中，一种用于模型试验地层产状定位的装置，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上有主滑杆7，两侧有可通过纵向转轴IlO和纵向转轴IIll控制的副定位板A3、副定位板B4，各定位板通过水平定位轴A5、 水平定位轴B6与模型架连接，主滑杆7和水平定位轴A5、水平定位轴B6上分别安装有定位板直线轴承8、定位轴直线轴承9。所述各定位板由高强度钢材制成。所述主定位板Al、主定位板B2由两块钢板拼合而成，通过主滑杆7调节水平尺寸。所述水平定位轴A5、水平定位轴B6将各定位板与模型体连接，控制模型试验模拟的地层产状。所述副定位板由副定位板A3和副定位板B4组成，用于当模拟地层走向与开挖轴向方向成一定角度时，密封装置与模型体侧壁间的空隙，其中本装置能模拟的地层走向与开挖轴向方向间夹角的范围是0° 50°。当模拟地层走向与开挖轴向方向不一致时，主定位板Al和主定位板B2两侧与模型体之间会有一定的空隙，此时松开纵向转轴IlO和纵向转轴II11，将副定位板A3和副定位板B4沿主定位板Al和主定位板B2转出，实现装置与模型体侧壁的密封。所述装置能模拟倾角在20 90°的所有地层。一种用于模型试验地层产状定位的方法，包括以下步骤A.确定地层走向，根据模型体尺寸，调节主滑杆7，将两个水平定位轴A5、水平定位轴B6与模型体连接，按实际地层走向，调节水平定位轴A5、水平定位轴B6，保证主滑杆7 的方向与实际地层走向相同；B.确定地层倾角，根据实际地层的倾角，调节各定位板的角度，保证各定位板的倾角与实际地层相同，并将各定位板底部固定在下面的相似材料中；C.实现装置与模型体密闭，通过纵向转轴110、纵向转轴1111，调节两侧副定位板 A3、副定位板B4的角度，保证地层走向与开挖轴向方向在0° 50°范围时，副定位板A3、 副定位板B4两侧与模型体密闭；D.堆填相似材料，根据实际工程中的地层密度，在各定位板一侧填铺相似材料，沿各定位板进行夯实，通过控制填铺相似材料的重量和水平定位轴A5、水平定位轴B6的位置，控制模型体中相似材料填铺的密实度。E.待相似材料充分干燥后，松两水平定位轴，平移各定位板到预定位置，进行新一层相似材料的填铺。
权利要求1.一种用于模型试验地层产状定位的装置，其特征是，它包括主定位板以及通过纵向转轴1(10)和纵向转轴II(Il)安装在主定位板后侧两端且走向与主定位板平行的副定位板AC3)和副定位板W4)，从而调节主定位板及两副定位板间的倾角；主定位板上部设有水平定位轴A ( 和水平定位轴B (6)，两者与模型架连接；在主定位板下部设有主滑杆(7)，主滑杆(7)以及水平定位轴A ( 和水平定位轴B (6)均安装在各自的直线轴承内。
2.如权利要求1所述的用于模型试验地层产状定位的装置，其特征是，所述主定位板、 副定位板A(3)和副定位板W4)由高强度钢材制成。
3.如权利要求1所述的用于模型试验地层产状定位的装置，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，通过主滑杆(7)调节水平尺寸。
4.如权利要求1所述的用于模型试验地层产状定位的装置，其特征是，所述倾角为 20 90° 。
专利摘要本实用新型涉及一种用于模型试验地层产状定位的装置，它结构简单，使用方便，模拟逼真，可用于模型试验的模型体倾斜填料岩层产状控制装置，在模型体堆填夯实过程中人为控制相似材料层面的产状及层厚，实现模型试验倾斜填料以模拟不同地质情况，还可以实现不同岩性夹层的制作，有利于模型试验中模拟地下工程中地层倾斜、软弱夹层等实际地层情况。它包括主定位板以及通过纵向转轴I和纵向转轴II安装在主定位板两端的副定位板A和副定位板B，从而调节主定位板及两副定位板间的倾角；主定位板上部设有水平定位轴A和水平定位轴B，两者与模型架连接；在主定位板下部设有主滑杆，主滑杆以及水平定位轴A和水平定位轴B均安装在各自的直线轴承内。
文档编号G01N1/28GK202177534SQ20112025808
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者周毅, 李利平, 李术才, 林春金, 胡聪, 赵岩 申请人:山东大学