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1、10申请公布号CN102346051A43申请公布日20120208CN102346051ACN102346051A21申请号201110203855022申请日20110720G01D21/0020060171申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号72发明人赵岩周毅李术才李利平林春金胡聪74专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人张勇54发明名称一种用于模型试验地层产状定位的装置与方法57摘要本发明涉及一种用于模型试验地层产状定位的装置与方法，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。
2、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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102346071A1/1页21一种用于模型试验地层产状定位。
3、的装置，其特征是，它包括主定位板以及通过纵向转轴I10和纵向转轴II11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A3和副定位板B4，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A5和水平定位轴B6，两者与模型架连接；在主定位板下部设有主滑杆7，主滑杆7以及水平定位轴A5和水平定位轴B6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A3和副定位板B4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A1和主定位板B2拼合而成，通过主滑杆7调节水平尺寸。
4、。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，其中该角度为模拟的地层走向与开挖轴向方向间夹角，范围是050；当模拟地层走向与开挖轴向方向不一致时，主定位板A1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I10和纵向转轴II11，将副定位板A3和副定位板B4沿主定位板A1和主定位板B2转出，实现装置与模型体侧壁的密封。5如权利要求1或4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2090。6一种采用权利要求1所述的用于模型试验。
5、地层产状定位的装置的方法，其特征是，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，调节主定位板A1和主定位板B2与副定位板A3和副定位板B4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I10和纵向转轴II11，调节两侧副定位板A3和副定位板B4的角度，保证地层走向与开挖轴向方向在050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。
6、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A5和水平定位轴B6，将装置定位到新的位置，进行新一层相似材料的填铺。权利要求书CN102346051ACN102346071A1/3页3一种用于模型试验地层产状定位的装置与方法技术领域0001本发明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与方法。背景技术0002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。
7、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。0003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。发明内容0004本发明的目的是为。
8、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与方法，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。0005为实现上述目的，本发明采用下述技术方案0006一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。
9、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。0007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。0008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。0009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，其中该角度为模拟的地层走向与开挖轴向方向间夹角的范围是050。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，。
10、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。说明书CN102346051ACN102346071A2/3页40010所述倾角为2090。0011一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0012A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；0013B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；0014C实现各定位板与模型体密闭，通过。
11、纵向转轴I和纵向转轴II，调节两侧副定位板A和副定位板B的角度，保证地层走向与开挖轴向方向在050范围时，各定位板两侧与模型体能够密闭；0015D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。0016E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。0017本发明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。
12、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。0018本发明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。0019本发明解决了地层产状为倾斜走向和不同岩性夹层的模拟问题，具有以下优点0020。
13、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；00212、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；00223、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板位置，控制模型体中相似材料填铺的密实度；00234、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。附图说明0024图1是本发明副定位板收起的结构示意图；0025图2是本发明副定位板展开的结构示意图；0026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A；6水平定位轴B；7主滑。
14、杆；8定位板直线轴承；9定位轴直线轴承，10纵向转轴I，说明书CN102346051ACN102346071A3/3页511纵向转轴II。具体实施方式0027下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0028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A1、主定位板B2、副定位板A3、副定位板B4，主定位板A1、主定位板B2上有主滑杆7，两侧有可通过纵向转轴I10和纵向转轴II11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。0029所述各定位板由。
15、高强度钢材制成。0030所述主定位板A1、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。0031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。0032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，其中该角度为模拟的地层走向与开挖轴向方向间夹角，范围是050。当模拟地层走向与开挖轴向方向不一致时，主定位板A1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I10和纵向转轴II11，将副定位板A3和副定位板B4沿主定位板A1和主定位板B2转出，实现装置与模型。
16、体侧壁的密封。0033所述装置能模拟倾角在2090的所有地层。0034一种用于模型试验地层产状定位的方法，包括以下步骤0035A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；0036B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；0037C实现装置与模型体密闭，通过纵向转轴I10、纵向转轴II11，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050范围时，副定位板A3、副定位板B4两侧与模型体密闭；0038D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。0039E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。说明书CN102346051ACN102346071A1/1页6图1图2说明书附图CN102346051A。