【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及破碎带的走滑断层模拟试验箱体装置的研发领域及富水高地应力模拟试验领域，尤其是一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体及方法。
技术介绍
1、高地应力区域具有地质条件复杂，断层活动性强的特点，对应用于高地应力区域的装置在设计、制造和安装方面均提出了极高的技术要求。例如现如今针对高地应力的模拟试验装置大多采用方形箱体以便于对试验土岩在水平和垂直方向进行加压，但现实中高地应力情况复杂，单纯的从水平和垂直方向加压难以更全面的、多方位的模拟真实情况。并且现如今多数高地应力试验装置所能适应的环境条件比较单一，无法模拟更复杂环境下的加压，例如在进行海底隧道开挖的模拟试验中，土体处于富水环境中是关键的试验模拟条件，而现有的试验装置无法模拟富水环境。因此，开发能够进行更多方位加压且能够实现更复杂环境和条件下试验研究的试验装置是本领域急需解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体及方法，旨在解决现有技术中存在的问题。
2、本申请实施例提供了一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，包括第一箱体和第二箱体，第一箱体与第二箱体之间固定连接有柔性箱体，且柔性箱体与第一箱体及第二箱体之间内部连通；所述柔性箱体包括多节断层区柔性连接单元，每节断层区柔性连接单元均包括骨架法兰、橡胶环以及橡胶环内嵌的钢板；所述橡胶环的轴向两侧均固定有骨架法兰，相邻两节断层区柔性连接单元之间通过相邻两个骨架法兰上固定的螺栓装置连接；
3、所述第一箱体、第二箱
4、进一步地，第一箱体与第二箱体的结构相同，均呈一端半球形封闭、另一端截断开口的类圆柱形，且开口端固定连接有与柔性箱体连接的法兰；所述第一箱体以及第二箱体的封闭端均设置有与内部连通的接气口和接水口；外部气泵通过接气口向箱体内打气加压，外部水源通过接水口向箱体内注水。
5、进一步地，第一箱体以及第二箱体均通过支架组件安装在各自下方的底台上；所述支架组件包括分别安装在箱体封闭端以及开口端的支撑架以及连接两个支撑架的底架。
6、进一步地，滚轮组件还包括侧架，侧架的上部呈与所述骨架法兰弧度相配合的弧形，且在弧形区域通过螺栓装置与所述骨架法兰固定连接；多个滚轮共线安装在侧架的下部。
7、进一步地，滑轨截面呈工字型，所述滚轮的轮面设有凹槽，滑轨的上端嵌合在滚轮的凹槽中使滚轮沿滑轨在水平方向上直线移动。
8、进一步地，钢板在橡胶环中竖向延伸。
9、一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体的使用方法，通过吊装梁将第一箱体的开口端向上竖立起来，从第一箱体的开口处填入试验土体，填充完毕后依次安装柔性箱体和第二箱体；填充完毕后使试验箱体整体处于全封闭状态并将试验箱体横置放置在振动台上进行试验；其中第一箱体以及柔性箱体下方的底台固定不动，第二箱体下方的底台安装在振动台上；此时可选择通过接气口向箱体内充气以对试验土体加压以及通过接水口向箱体内注入水体以实现富水环境；
10、测试时，振动台使第二箱体下方的底台水平方向移动，由此第一箱体和第二箱体的相对位置发生改变，由于柔性箱体连接在第一箱体和第二箱体之间，第一箱体和第二箱体的错动会引起柔性箱体发生变形移动，柔性箱体的各节断层区柔性连接单元的相对位置发生变化，带动柔性箱体下方设置的滚轮组件在滑轨发生不同程度的滑动，使柔性箱体内部的试验土体断层破碎带区域发生变形破裂，从而实现了富水环境下高地应力走滑断层模拟试验研究。
11、高地应力试验装置和断层模拟试验装置都是土木工程领域中重要的试验装置，两个试验装置并不矛盾冲突，将两种试验装置相互配合，可以实现试验土体在高地应力作用下的断层模拟试验，能够完成更复杂条件下的试验研究。
12、本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术的测试箱体整体处于全封闭状态，在试验开始前可以注入水体进行富水环境的营造，能够更好的实现富水环境条件下的试验研究。
14、本专利技术的第一箱体、第二箱体及柔性箱体均采用了圆柱形的箱体形状且箱体末端采用了半球形结构，使试验土体在这种箱体结构下能够适应更高强度的加压，增加了试验箱体的可承受范围，从而完成更大难度的试验研究。
15、本专利技术的柔性箱体由多节断层区柔性连接单元组成，其中骨架法兰用于多节之间的连接，橡胶环具有提供轴向拉伸变形、横向剪切变形的能力，并在有压力情况下提供密封功能，嵌入的钢板用于约束橡胶环在压力作用下的膨胀变形，由此柔性箱体能够直观反映在高地应力作用下断层破碎带区域的情况。
16、本专利技术在柔性箱体下方设置的滚轮组件提供了柔性箱体向上的支撑力以解决柔性箱体因试验土体自重产生的下坠问题，且滚轮组件与滑轨配合使得柔性箱体在发生错动时可水平方向移动，滚轮组件能够很好的配合振动台的错动使得柔性箱体的断层柔性连接单元发生变形活动，同时各个滚轮组件的活动距离也反映了断层破碎带区域的情况。
17、由此，本专利技术可实现更多复杂情况下高地应力和活动断层的试验研究。
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1.一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，包括第一箱体和第二箱体，第一箱体与第二箱体之间固定连接有柔性箱体，且柔性箱体与第一箱体及第二箱体之间内部连通；所述柔性箱体包括多节断层区柔性连接单元，每节断层区柔性连接单元均包括骨架法兰、橡胶环以及橡胶环内嵌的钢板；所述橡胶环的轴向两侧均固定有骨架法兰，相邻两节断层区柔性连接单元之间通过相邻两个骨架法兰上固定的螺栓装置连接；
2.根据权利要求1所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述第一箱体与第二箱体的结构相同，均呈一端半球形封闭、另一端截断开口的类圆柱形，且开口端固定连接有与柔性箱体连接的法兰；所述第一箱体以及第二箱体的封闭端均设置有与内部连通的接气口和接水口；外部气泵通过接气口向箱体内打气加压，外部水源通过接水口向箱体内注水。
3.根据权利要求2所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述第一箱体以及第二箱体均通过支架组件安装在各自下方的底台上；所述支架组件包括分别安装在箱体封闭端以及开口端的支撑架以及连接两个支撑架的底架。
4.根据权利要求2所述的富水高地应
5.根据权利要求4所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述滑轨截面呈工字型，所述滚轮的轮面设有凹槽，滑轨的上端嵌合在滚轮的凹槽中使滚轮沿滑轨在水平方向上直线移动。
6.根据权利要求1所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述钢板在橡胶环中竖向延伸。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体的使用方法，其特征在于，通过吊装梁将第一箱体的开口端向上竖立起来，从第一箱体的开口处填入试验土体，填充完毕后依次安装柔性箱体和第二箱体；填充完毕后使试验箱体整体处于全封闭状态并将试验箱体横置放置在振动台上进行试验；其中第一箱体以及柔性箱体下方的底台固定不动，第二箱体下方的底台安装在振动台上；此时可选择通过接气口向箱体内充气以对试验土体加压以及通过接水口向箱体内注入水体以实现富水环境；
...【技术特征摘要】
1.一种富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，包括第一箱体和第二箱体，第一箱体与第二箱体之间固定连接有柔性箱体，且柔性箱体与第一箱体及第二箱体之间内部连通；所述柔性箱体包括多节断层区柔性连接单元，每节断层区柔性连接单元均包括骨架法兰、橡胶环以及橡胶环内嵌的钢板；所述橡胶环的轴向两侧均固定有骨架法兰，相邻两节断层区柔性连接单元之间通过相邻两个骨架法兰上固定的螺栓装置连接；
2.根据权利要求1所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述第一箱体与第二箱体的结构相同，均呈一端半球形封闭、另一端截断开口的类圆柱形，且开口端固定连接有与柔性箱体连接的法兰；所述第一箱体以及第二箱体的封闭端均设置有与内部连通的接气口和接水口；外部气泵通过接气口向箱体内打气加压，外部水源通过接水口向箱体内注水。
3.根据权利要求2所述的富水高地应力走滑断层模拟试验箱体，其特征在于，所述第一箱体以及第二箱体均通过支架组件安装在各自下方的底台上；所述支架组件包括分别安装在箱体封闭端以及开口端的支撑架以及连接两个支撑架的底架。
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙军，韩家鑫，冯祥文，卢宇轩，张恒，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：
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