一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置

本发明涉及地质灾害研究，特别涉及一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置。

背景技术：

1、断层扰动是指地壳中的断层在地应力发生变化或各类地质活动中发生位移并产生如地震等对地表有一定破坏作用的构造活动，这可能会引发附近地区的滑坡、崩塌等各种地质灾害。当断层发生运动时，周围的地层可能会发生不同程度的变形、变位和破裂，进而导致地表岩土体松动和失稳。这种地质过程可能会在陡坡或悬崖边际引发滑坡、崩塌，断层扰动诱发滑坡的过程主要包括断层运动引起的地质单元变形、变位和应力集中，使得地表松动和失稳，最终导致滑坡发生。因此，对于潜在存在断层活动的地区，需要进行地质灾害风险评估和监测工作，以便及时预警和采取防范措施，减少可能发生的灾害损失。

2、经检索，目前尚无一套成熟准确模拟包含深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，包括箱体，所述箱体上端中部固定安装有实验箱，所述实验箱上方设置有铺砂装置，所述箱体上安装有用于带动铺砂装置在实验箱上方平移运动的驱动装置，所述铺砂装置底部固定安装有刮平装置，所述箱体内部左侧开设有收集腔，所述箱体内部右侧开设有设备腔，所述实验箱由四周侧壁和底板组成，且底板由上板和下板组成，所述下板与实验箱内壁固定连接，所述上板上端右部垂直固定连接有竖板，所述竖板与实验箱内壁之间不接触，所述设备腔内部安装有底面导向装置和加载装置，所述竖板和实验箱右壁之间安装有侧向导向装置，所述实验箱上端固定安装有摄像装置，所述下板底部左侧以及箱体上端左部共同开设有与收集腔连通的收集口，所述下板底部右侧以及箱体上端右部共同开设有与设备腔连通的活动口。

4、优选的，所述收集口底部一侧铰接有密封板，所述收集腔右壁铰接有液压杆，所述液压杆的伸缩端与密封板底部铰接，所述收集腔侧壁开设有抽拉口，所述抽拉口内滑动连接有收集箱。

5、优选的，所述驱动装置包括第一滑杆、第一丝杆和第一电机，所述第一滑杆和第一丝杆分布在箱体的前后两侧，所述第一滑杆通过两个固定块固定安装在箱体前端，所述第一丝杆通过两个固定块转动连接在箱体后端，所述第一滑杆和第一滑杆外表面均套设有第一滑块，所述第一滑块与第一滑杆滑动连接，所述第一丝杆与第一滑块螺纹连接，所述第一滑块上端固定安装有侧板，两个侧板位于实验箱前后两端，所述第一电机固定安装在箱体上，所述第一电机的输出端与第一丝杆固定连接。

6、优选的，所述铺砂装置包括漏斗和堵塞板，所述漏斗固定安装在两个侧板之间，所述漏斗上端顶部固定安装有支撑板，所述漏斗底壁中部开设有漏砂口，所述支撑板底部一侧和漏斗底壁之间转动连接有第二丝杆，所述支撑板底部另一侧与漏斗底壁之间固定连接有第二滑杆，所述第二滑杆和第二丝杆共同贯穿堵塞板设置，所述第二丝杆和堵塞板螺纹连接，所述第二滑杆和堵塞板滑动连接，所述堵塞板底部与漏砂口相适配，所述支撑板的上端固定安装有第二电机，所述第二电机的输出端与第二丝杆固定连接。

7、优选的，所述侧向导向装置包括第三电机和安装板，所述安装板固定安装在实验箱右壁上部，所述安装板和下板之间转动连接有第三丝杆，所述第三电机固定安装在安装板上，所述第三电机的输出端与第三丝杆固定连接，所述实验箱右壁中部铰接有倾斜板，所述倾斜板下部开设有用于第三丝杆穿过的开口，所述倾斜板靠近竖板的一端固定安装有直线滑轨，所述竖板靠近直线滑轨一侧固定安装有缓冲装置，所述缓冲装置与直线滑轨上的第二滑块铰接，所述第三丝杆外表面螺纹连接有驱动块,所述驱动块和倾斜板之间共同铰接有调节杆，所述缓冲装置包括空心筒，所述空心筒固定安装在竖板右端，所述空心筒内部滑动连接有活动块，所述活动块左端固定安装有弹簧，所述活动块左端固定安装有活动杆，所述活动杆贯穿空心筒并与第二滑块连接。

8、优选的，所述加载装置包括顶升器、倾角调节器、支撑台，所述顶升器的轴线在倾角调节器的调节下与上板与下板的错动倾角一致。

9、优选的，所述上板与实验箱前后壁之间的空隙采用土工布和凡士林密封，且下板和上板相接处铺设一层聚乙烯薄膜。

10、优选的，所述底面导向装置包括第一电动伸缩杆、下叶板和上叶板，所述第一电动伸缩杆固定安装在设备腔左壁中部，所述下叶板上端与活动口内壁铰接，所述上叶板上端与上板左端固定连接，所述第一电动伸缩杆的伸缩端与下叶板铰接，所述上叶板下表面位于下叶板上表面上。

11、优选的，所述刮平装置包括顶板，所述顶板固定安装在漏斗底部左侧，所述顶板底部固定安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的伸缩端固定安装有刮板。

12、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

13、本发明公开了一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，通过设置的侧向导向装置和底部导向装置进行引导，通过顶升器推动上板以设定角度设定速率抬升土体，以此模拟地下深部断层错动引发上覆土体破裂，能准确地再现土体中断层变形破坏运动过程，符合构造地震的相关特点，为复杂地质环境条件下滑坡、崩塌等地质灾害的形成机理研究提供了一条新的解决途径，填补了目前该项研究中的空白。

技术特征：

1.一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)上端中部固定安装有实验箱(4)，所述实验箱(4)上方设置有铺砂装置(3)，所述箱体(1)上安装有用于带动铺砂装置(3)在实验箱(4)上方平移运动的驱动装置(2)，所述铺砂装置(3)底部固定安装有刮平装置(5)，所述箱体(1)内部左侧开设有收集腔(102)，所述箱体(1)内部右侧开设有设备腔(101)，所述实验箱(4)由四周侧壁和底板组成，且底板由上板(6)和下板(10)组成，所述下板(10)与实验箱(4)内壁固定连接，所述上板(6)上端右部垂直固定连接有竖板(9)，所述竖板(9)与实验箱(4)内壁之间不接触，所述设备腔(101)内部安装有底面导向装置(8)和加载装置，所述竖板(9)和实验箱(4)右壁之间安装有侧向导向装置(7)，所述实验箱(4)上端固定安装有摄像装置(16)，所述下板(10)底部左侧以及箱体(1)上端左部共同开设有与收集腔(102)连通的收集口(103)，所述下板(10)底部右侧以及箱体(1)上端右部共同开设有与设备腔(101)连通的活动口(104)。

2.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述收集口(103)底部一侧铰接有密封板(14)，所述收集腔(102)右壁铰接有液压杆(15)，所述液压杆(15)的伸缩端与密封板(14)底部铰接，所述收集腔(102)侧壁开设有抽拉口，所述抽拉口内滑动连接有收集箱(18)。

3.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述驱动装置(2)包括第一滑杆(22)、第一丝杆(24)和第一电机(26)，所述第一滑杆(22)和第一丝杆(24)分布在箱体(1)的前后两侧，所述第一滑杆(22)通过两个固定块(21)固定安装在箱体(1)前端，所述第一丝杆(24)通过两个固定块(21)转动连接在箱体(1)后端，所述第一滑杆(22)和第一滑杆(22)外表面均套设有第一滑块(23)，所述第一滑块(23)与第一滑杆(22)滑动连接，所述第一丝杆(24)与第一滑块(23)螺纹连接，所述第一滑块(23)上端固定安装有侧板(25)，两个侧板(25)位于实验箱(4)前后两端，所述第一电机(26)固定安装在箱体(1)上，所述第一电机(26)的输出端与第一丝杆(24)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述铺砂装置(3)包括漏斗(31)和堵塞板(36)，所述漏斗(31)固定安装在两个侧板(25)之间，所述漏斗(31)上端顶部固定安装有支撑板(32)，所述漏斗(31)底壁中部开设有漏砂口(37)，所述支撑板(32)底部一侧和漏斗(31)底壁之间转动连接有第二丝杆(34)，所述支撑板(32)底部另一侧与漏斗(31)底壁之间固定连接有第二滑杆(33)，所述第二滑杆(33)和第二丝杆(34)共同贯穿堵塞板(36)设置，所述第二丝杆(34)和堵塞板(36)螺纹连接，所述第二滑杆(33)和堵塞板(36)滑动连接，所述堵塞板(36)底部与漏砂口(37)相适配，所述支撑板(32)的上端固定安装有第二电机(35)，所述第二电机(35)的输出端与第二丝杆(34)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述侧向导向装置(7)包括第三电机(71)和安装板(72)，所述安装板(72)固定安装在实验箱(4)右壁上部，所述安装板(72)和下板(10)之间转动连接有第三丝杆(73)，所述第三电机(71)固定安装在安装板(72)上，所述第三电机(71)的输出端与第三丝杆(73)固定连接，所述实验箱(4)右壁中部铰接有倾斜板(74)，所述倾斜板(74)下部开设有用于第三丝杆(73)穿过的开口(75)，所述倾斜板(74)靠近竖板(9)的一端固定安装有直线滑轨(78)，所述竖板(9)靠近直线滑轨(78)一侧固定安装有缓冲装置(79)，所述缓冲装置(79)与直线滑轨(78)上的第二滑块(710)铰接，所述第三丝杆(73)外表面螺纹连接有驱动块(76),所述驱动块(76)和倾斜板(74)之间共同铰接有调节杆(77)，所述缓冲装置(79)包括空心筒(791)，所述空心筒(791)固定安装在竖板(9)右端，所述空心筒(791)内部滑动连接有活动块(793)，所述活动块(793)左端固定安装有弹簧(792)，所述活动块(793)左端固定安装有活动杆(794)，所述活动杆(794)贯穿空心筒(791)并与第二滑块(710)连接。

6.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述加载装置包括顶升器(19)、倾角调节器(12)、支撑台(13)，所述顶升器(19)的轴线在倾角调节器(12)的调节下与上板(6)与下板(10)的错动倾角一致。

7.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述上板(6)与实验箱(4)前后壁之间的空隙采用土工布和凡士林密封，且下板(10)和上板(6)相接处铺设一层聚乙烯薄膜(17)。

8.根据权利要求1所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述底面导向装置(8)包括第一电动伸缩杆(81)、下叶板(82)和上叶板(83)，所述第一电动伸缩杆(81)固定安装在设备腔(101)左壁中部，所述下叶板(82)上端与活动口(104)内壁铰接，所述上叶板(83)上端与上板(6)左端固定连接，所述第一电动伸缩杆(81)的伸缩端与下叶板(82)铰接，所述上叶板(83)下表面位于下叶板(82)上表面上。

9.根据权利要求4所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，其特征在于：所述刮平装置(5)包括顶板(51)，所述顶板(51)固定安装在漏斗(31)底部左侧，所述顶板(51)底部固定安装有第二电动伸缩杆(52)，所述第二电动伸缩杆(52)的伸缩端固定安装有刮板(53)。

技术总结本发明公开了一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，具体涉及地质灾害研究技术领域，包括箱体，所述箱体上端中部固定安装有实验箱，所述实验箱上方设置有铺砂装置。本发明所述的一种深部断层扰动下诱发滑坡灾害的物理模拟试验装置，通过设置的侧向导向装置和底部导向装置进行引导，通过顶升器推动上板以设定角度设定速率抬升土体，以此模拟断层错动引发上覆土体破裂，能准确地再现土体中的断层变形破坏运动过程，符合地下深部断层活动产生地震动的相关特点，为复杂地质环境条件下滑坡、崩塌等地质灾害的形成机理研究提供了一条新的解决途径，填补了目前该项研究中的空白。技术研发人员：刘恒麟,万双双,房雪明,李根,王圻仲,李忠权,杨志全,刘杰,杨溢,王道航,安华明,梁形形,李阿康,陈俊磊,王宇栋,杨秋霞,吴桂香,李敬生,彭杨,徐波受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27