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专利号: 2020113188122
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 教育;密码术;显示;广告;印鉴
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于,包括:活动模型件,用于模拟断层活动盘;

固定模型件,用于模拟断层固定盘;

设置在所述活动模型件的底部的第一平移装置,包括第一驱动装置和第一导轨,所述第一驱动装置用于驱动所述活动模型件在所述第一导轨上平移;

第二驱动装置,设置在所述第一平移件的下部,用于升降所述第一平移装置和所述活动模型件;

设置在所述活动模型件上的第一连接件和设置在所述固定模型件的第二连接件,所述第一连接件和所述第二连接件之间设置有第二导轨,用于所述活动模型件和所述第一连接件沿着所述第二导轨运动。

2.根据权利要求1所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于:所述第一驱动装置的一端与所述活动模型件的底部刚性连接,且与第一钢板滑动连接,所述第一驱动装置的另一端与所述第一钢板刚性连接,且与所述活动模型件的底部滑动连接;

所述第一钢板设置在所述第二驱动装置和所述第一驱动装置之间;

所述第一导轨设置在所述第一钢板上。

3.根据权利要求1所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于,还包括:第三驱动装置和用于支撑所述固定模型件的固定模型件支架;

所述活动模型件和所述固定模型件的底部分别设置有第一活动底板和第二活动底板;

所述第三驱动装置的一端与所述第二活动底板刚性连接,所述第三驱动装置的另一端与所述固定模型件支架刚性连接;

所述第三驱动装置用于驱动所述第二活动底板滑动,进而带动所述第一活动底板滑动和所述第二连接件转动。

4.根据权利要求1所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于:所述活动模型件内侧固设有第一转动导轨,以使所述第一连接件沿所述第一转动导轨转动;

所述固定模型件内侧固设有第二转动导轨,以使所述第二连接件沿所述第二转动导轨转动;

所述第二驱动装置的顶部与所述第一钢板的底部通过轴承连接,所述第二驱动装置的底部设置在第三导轨上,所述第三导轨设置在第一底座上;

所述第一连接件随所述第二连接件的转动而转动。

5.根据权利要求1所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于, 所述用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置还包括:固定螺栓和设置在所述第一连接件和所述第二连接件上的角度固定槽,所述角度固定槽和所述固定螺栓相匹配,用于定位所述第一连接件和所述第二连接件的转动角度。

6.根据权利要求1所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于,所述用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置还包括:支撑所述第一连接件和所述第二连接件的连接件支架;

支撑所述用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置的第二底座。

7.根据权利要求6所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于:所述用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置焊接于所述第二底座上。

8.根据权利要求4至7任一所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于:所述活动模型件为活动模型箱,所述固定模型件为固定模型箱,所述第一驱动装置为液压平移杆,所述第一导轨为平移导轨,所述第二驱动装置为液压顶升杆,所述第三导轨呈弧形,所述第一连接件和所述第二连接件分别为第一倾角调节圆盘和第二倾角调节圆盘,所述第二导轨为所述第一倾角调节圆盘的圆盘平移导轨,所述第三导轨为角度调节底座上设置的滑动导轨,所述第三驱动装置为角度调节液压杆,所述第一转动导轨和所述第二转动导轨分别为所述第一倾角调节圆盘的转动导轨和所述第二倾角调节圆盘的转动导轨。

9.根据权利要求8所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置,其特征在于:所述第一倾角调节圆盘和所述第二倾角调节圆盘均为半圆形且相互独立,所述第一倾角调节圆盘和所述第二倾角调节圆盘分别通过所述第一转动导轨和所述第二转动导轨分别安装于所述活动模型箱和所述固定模型箱,所述第一倾角调节圆盘和所述第二倾角调节圆盘之间的外侧设置有所述圆盘平移导轨,所述第一倾角调节圆盘和所述第二倾角调节圆盘之间的内侧设置有用于转动的第二钢板。

10.一种用于模拟断层错动下隧道动力响应的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1.基于实际工程中的包括隧道参数、围岩参数、断层参数在内的物理参数,基于相似理论建立相似体系,所述相似体系用于建立用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置以及获取动力响应的指标;

S2.基于断层实际倾角角度和三角函数原理,计算角度调节液压杆的伸长量,并控制所述角度调节液压杆伸长至所述伸长量,以推动第二活动底板滑动,并由所述第二活动底板带动第一活动底板滑动和第二倾角调节圆盘转动,当所述第二倾角调节圆盘与第一倾角调节圆盘的错动缝角度与要模拟的断层实际倾角相一致时,在角度固定槽设置固定螺栓;

S3.基于相似体系,确定围岩、隧道材料配比,配制围岩相似材料,预制隧道衬砌结构模型,将围岩相似材料分层铺设于用于模拟断层错动下隧道动力响应的装置内,在安装数据采集传感器后,继续填筑上部围岩材料;

S4.基于相似理论对正断层实际错动速度进行处理,基于相似化后的正断层错动速率,控制液压顶升杆均匀收缩,带动活动模型箱沿圆盘平移导轨下降,模拟正断层错动下隧道的动力响应;

S5.基于相似理论对逆冲断层实际错动速度进行处理,基于相似化后的逆冲断层错动速率,控制液压顶升杆均匀伸长,带动活动模型箱沿所述圆盘平移导轨抬升,模拟逆冲断层错动下隧道的动力响应。

11.根据权利要求10所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤S6:S6.基于相似理论对走滑断层实际错动速度进行处理,基于相似化后的走滑断层错动速率,控制液压平移杆均匀伸长,带动活动模型箱沿平移导轨移动,模拟走滑断层错动下隧道的动力响应。

12.根据权利要求10所述的用于模拟断层错动下隧道动力响应的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤S7:S7.基于相似理论对走滑与逆冲耦合断层的实际错动速度进行处理,基于相似化后的走滑断层错动速率与逆冲断层错动速率,分别控制液压顶升杆和液压平移杆均匀伸长,带动活动模型箱抬升,模拟走滑与逆冲耦合断层错动下隧道的动力响应。