一种底板剪切构造物理模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地质构造物理模拟装置，尤其涉及一种底板剪切构造物理模拟装置。
【背景技术】
[0002]复合伸展挤压剪切作用是自然界中最普遍的地质现象，形成非常复杂的地质构造现象。由于受不同应力场作用，复合伸展挤压剪切构造物理模拟实验也较为困难。以往这类伸展剪切实验和挤压剪切实验一般使用粘土，在预埋先存构造基础上，使先存构造与应力呈某一角度，然后进行拉张或挤压。此类实验具有一定的局限性:1、应力作用于盖层，只能模拟水平盖层应力作用下的构造变形；2、实验模具结构简单，仅能单独进行纯剪、拉张、挤压模拟实验，无法模拟较为复杂的地质构造；无法模拟基底张剪和压剪对盖层构造变形的影响；无法模拟不同角度的基底剪切、张剪、压剪与挤压变形多期叠加构造由于我国对地质构造领域的研宄属于小众领域，而更多理论讲解只在高校中进行，研宄机构对各地质现象本身就处在研宄阶段，缺乏对此类模拟实验的开发。经调研和查找文献，国内尚未有类似的底板剪切构造物理模拟装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于提供一种底板剪切构造物理模拟装置，能解决以下问题:
1.集合了剪切、张剪、压剪与挤压的地质构造模拟，实现对复杂的地质构造现象进行模拟，
2.应力不仅作用于盖层，还能作用在基底，能模拟基底复合伸展挤压剪切作用对盖层构造变形的影响，3.能根据实际地质构造，定量控制剪切角度、伸展/缩短量及运动速度等参数，对基底剪切及基底不同角度的张剪与压剪而产生的构造现象进行模拟。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的:一种底板剪切构造物理模拟装置，包括平台，所述平台上设有一整体能拼合成长方形的底板结构，所述底板结构由一固定底板、两补板和两活动底板构成，其中固定底板固定在台面中心，活动底板位于两端，固定底板与活动底板相向的面均为折线段，所述折线段由斜线和与底板结构宽边平行的直线交错设置构成，且折线段的两端部为直线，补板位于固定底板和活动底板间，且能与相邻的固定底板和/或活动底板可拆卸连接；
底板结构之上两侧设有挡板，两端设有推板，所述挡板和推板均透明且竖直，两挡板固定在固定底板上，两推板位于两挡板间，且挡板、推板、底板结构的接触处紧密贴合；
底板结构两端分别设有一水平驱动机构，驱动推板在两挡板间水平移动；
底板结构两侧分别设有一剪切驱动机构，驱动活动底板在与挡板垂直的方向上水平移动；
所述水平驱动机构和剪切驱动机构由计算机控制其运动。
[0005]作为优选:两挡板间还垂直设有一隔断板。所述隔断板与两端推板平行，其能通过卡套固定在两挡板间的任意位置，且与挡板、底板结构的接触处紧密贴合。
[0006]作为优选:所述水平驱动机构和剪切驱动机构为由计算机控制运动和位移的电动缸。
[0007]作为优选:所述折线段为三折线，活动底板与固定底板上，靠近对应侧剪切驱动机构的第一段折线重合，靠近剪切驱动机构的第一个折点为第一弯折点，固定底板一侧，活动底板和固定底板的第一弯折点分别向中心弯折30度和60度；另一侧，活动底板和固定底板的第一个弯折点分别向中心弯折15度和45度。
[0008]作为优选:所述台面设有数个通孔，所述通孔沿底板结构长度方向依次位于底板结构中心，且通孔上可拆卸连接与其上表面平齐的盖体。
[0009]作为优选:底板结构上铺设有数层属性不同的实验材料，所述实验材料包括不同粒径的石英砂、玻璃珠、硅胶、泥巴、石蜡、凡士林等。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点在于:若固定底板和活动底板间只是简单的垂直线分割，则仅能模拟纯剪切、拉张、挤压实验，但本发明利用了固定底板、补板和活动底板间折线弯曲，配合推动挡板，可实现伸展剪切和挤压剪切这类应力叠合的模拟实验。因此，折线的存在是实现伸展剪切和挤压剪切的关键。同时，实验者可以通过固定底板、补板和活动底板间不同组合连接，模拟不同方向应力组合下的伸展剪切和挤压剪切实验。此外，在此基础上，结合水平驱动机构驱动推板，可以模拟不同方向、不同性质、不同时期的应力复合与萱加变形实验。
[0011]本发明中，底板结构由固定底板、补板和活动底板构成，三者间存在折线段的设计，这种结构好处为:1.底板结构整体是长方体形，不论如何分配补板的连接方式，模拟的基底初始状态为一个整体；2.折线段能利用斜线提供剪切角度，不同折度的斜线提供不同的剪切角度，当补板与固定底板连接作为整体时，剪切发生在该整体和活动底板间，当补板与活动底板连接作为整体时，剪切发生在该整体和固定底板间，斜线产生的剪切角度可根据我们需要进行设置，由于引入了补板，我们一侧可模拟两个剪切角度，整个方案可模拟四个实验角度，分别为30度、60度、15度和45度。通过调节拼接角度，我们可以精确的进行基底剪切及基底不同角度的张剪与压剪模拟，把实验区域等比例缩小应用在本发明装置上，通过精确的控制位移和速度，对模拟实验进行精确的控制。
[0012]挡板、推板除了和底板结构一起盛放实验材料，运动时，两挡板、两推板均与底板结构紧密贴合，可防止实验材料泄露，避免因材料泄露造成的实验干扰。
[0013]推板、活动底板分别由水平驱动机构和剪切驱动机构驱动，由计算机控制其运动，为本实验模型提供四个不同方向的力；剪切驱动机构带动挡板，模拟张剪、压剪实验，水平驱动机构带动推板，在基底剪切构造上叠加挤压应力，用于基底张剪、压剪与挤压变形多期构造的叠加。
[0014]工作台面设有通孔，平时有盖体盖住，当完成张扭或压扭实验时，实验砂会落在活动底板与补板之间，这时可用手将盖体顶出，将砂从通孔中移走，为第二次实验准备良好的环境。
[0015]两挡板间还竖直设有一隔断板，所述隔断板能通过卡套固定在两挡板间的任意位置，且与挡板、底板结构的接触处紧密贴合，使本模拟装置两侧可以同时分别做不同角度的实验，互不干扰。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的俯视图；
图2为图1中底板结构与挡板、推板、隔断板的结构示意图；
图3为底板结构的分解结构示意图。
[0017]图中:1、固定底板；2、补板；3、活动底板；4、挡板；5、推板；6、隔断板；7、水平驱动机构；8、剪切驱动机构；9、台面；10、通孔。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0019]实施例1:参见图1、图2和图3，一种底板剪切构造物理模拟装置，平台上设有一整体呈长方形的底板结构，所述底板结构由一固定底板1、两补板2和两活动底板3构成。其中固定底板I固定在台面9中心，活动底板3位于两端，固定底板I与活动底板3相向的面均为折线段，所述折线段由斜线和与底板结构宽边平行的直线交错设置构成，且折线段的两端部为直线，补板2位于固定底板I和活动底板3间，且能与相邻的固定底板I和/或活动底板3拆卸连接；底板结构之上两侧设有挡板4，两端设有推板5，所述挡板4和推板5均透明且竖直，两挡板4固定在固定底板I上，两推板5位于两挡板4间，且挡板4、推板5、底板结构的接触处紧密贴合；底板结构两端分别设有一水平驱动机构7，驱动推板5在两挡板4间水平移动；底板结构两侧分别设有一剪切驱动机构8，驱动活动底板3在