一种测试隧道正断层黏滑错动的试验箱装置的制作方法

本实用新型涉及了一种测试隧道正断层黏滑错动的试验箱装置，其属于山岭隧道及地下工程施工技术领域，特别是针对高烈度强地震区域断层带抗震减震模型试验的研究。

背景技术：

我国地处欧亚板块、印度洋板块和环太平洋板块之间，是一个多地震国家，强烈地震给人民生命财产和国家经济建设造成巨大损失，公路工程也会受到不同程度的破坏。在抗震救灾中，公路交通运输还是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园的重要环节。我国的公路隧道大量修建于20世纪90年代以后，2008年5月12日前尚未经受过破坏性地震的考验，因此，对于公路隧道抗震及减震技术的研究工作还进行得很少，缺乏系统性。5.12汶川大地震对我国公路隧道进行了一次实实在在的检验，在这次地震中，出现了多座公路隧道受到严重破坏的情况，因此，有必要重新检视现行的公路隧道修建技术，并对公路隧道的抗震及减震技术进行系统性研究。

然而，研究隧道抗震减震技术不同于隧道施工过程力学研究，常规隧道施工力学研究可在隧道修建过程中完成上述测试或研究内容。但隧道抗震减震技术研究需要地震荷载的作用（实际已建或在建隧道不可能施加地震荷载），因此急需一种模型试验替代现场试验。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种能够方便、有效地针对高烈度强地震区域断层带抗震减震进行研究的测试隧道正断层黏滑错动的试验箱装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种测试隧道正断层黏滑错动的试验箱装置，其包括模拟试验箱和千斤顶；所述模拟试验箱包括并排水平放置且接触面平滑吻合的模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱，所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱内填满土且埋设有贯穿模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的隧道结构，所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的底部分别均布有所述千斤顶，所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱之间平滑吻合的接触面为发生错动的断层。

进一步的，本实用新型还包括用于测量断层错动量d的错动量计量装置，所述错动量计量装置包括激光测距传感器和/或刻度线；所述刻度线沿所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱外表面上的断层绘制；所述激光测距传感器分别安装在所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的底部，抑或安装在所述模拟断层上盘试验箱或模拟断层下盘试验箱中任一的侧表面，另一未安装激光测距传感器的模拟断层上盘试验箱或模拟断层下盘试验箱的侧表面上设有用于接挡激光测距传感器所发射激光的激光挡板，所述激光挡板和激光测距传感器位于模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的同侧。所述激光测距传感器分别安装在所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的底部，用于测量距离其所放置面的距离L，依此计算出断层错动量d；所述激光测距传感器安装在所述模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱中任一的侧表面，通过错动过程中，激光测距传感器照射到所述激光挡板后反射回来的距离L不同，依此计算出断层错动量d。当然所述激光挡板和断层的倾斜角度可以一致。

进一步的，在所述模拟断层下盘试验箱两侧加装有劲肋或在其底部加装有钢板，劲肋或钢板上设有可经螺栓与地面固定的螺栓孔。在试验过程中，所述模拟断层下盘试验箱固定不动，所述模拟断层上盘试验箱可上下活动；当需要所述模拟断层下盘试验箱固定不动时，通过在其两侧加劲肋或底部钢板、螺栓孔进行固定。

进一步的，所述千斤顶分别分布在模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱的四个角。

进一步的，所述千斤顶为5吨千斤顶。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型能够准确地模拟隧道正断层黏滑错动实际情况，是研究正断层黏滑错动效应的有益装置。由于本实用新型采用并排水平放置且接触面平滑吻合的模拟断层上盘试验箱和模拟断层下盘试验箱，通过在内部填土并埋设隧道结构模拟真实的隧道环境，利用千斤顶在填土前将上述两个试验箱抬升至相同高度，待填土、埋设隧道结构及布设测试用的传感器后将模拟断层上盘试验箱下的千斤顶同时放下，实现上述两个试验箱的上下错动，借此模拟隧道正断层黏滑错动，错动完成后还可进行震动试验。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图。

图2为本实用新型在实施例1情况下内部的结构透视图。

图3为本实用新型在实施例2情况下内部的结构透视图。

图4为实施例1在未发生错动的情况下外部结构示意图。

图5为实施例1在发生错动的情况下外部结构示意图。

图6为实施例2在发生错动的情况下外部结构示意图。

图7为实施例3在发生错动的情况下外部结构示意图。

其中，1模拟断层上盘试验箱、2模拟断层下盘试验箱、3千斤顶、4激光测距传感器、5激光挡板、6隧道结构、7刻度线、8断层。

具体实施方式

下面结合图1~图7和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型涉及了一种测试隧道正断层黏滑错动的试验箱装置，其包括模拟试验箱和千斤顶3；所述模拟试验箱包括并排水平放置且接触面平滑吻合的模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2，所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2内填满土且埋设有贯穿模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2的隧道结构6，所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2的底部分别均布有所述千斤顶3，所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2之间平滑吻合的接触面为发生错动的断层8。

如图2、图4和图5所示，实施例1除了具有上述基本结构外，还包括用于测量断层错动量d的错动量计量装置，所述错动量计量装置为激光测距传感器4；所述激光测距传感器4安装在所述模拟断层上盘试验箱1或模拟断层下盘试验箱2中任一的侧表面，另一未安装激光测距传感器4的模拟断层上盘试验箱1或模拟断层下盘试验箱2的侧表面上设有用于接挡激光测距传感器4所发射激光的激光挡板5，所述激光挡板5和激光测距传感器4位于模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2的同侧。所述激光测距传感器4安装在所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2中任一的侧表面，通过错动过程中，激光测距传感器4照射到所述激光挡板5后反射回来的距离L不同，依此计算出断层错动量d。当然所述激光挡板5和断层8的倾斜角度可以一致。

如图3和图6所示，实施例2和实施例1的不同仅在于所述错动量计量装置为刻度线7；所述刻度线7沿所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2外表面上的断层8绘制，可在错动过程中直接读取到断层错动量d。

如图7所示，实施例3和实施例1的不同仅在于所述激光测距传感器4分别安装在所述模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2的底部，用于测量距离其所放置面的距离L，依此计算出断层错动量d。

进一步的，在所述模拟断层下盘试验箱2两侧加装有劲肋或在其底部加装有钢板，劲肋或钢板上设有可经螺栓与地面固定的螺栓孔。在试验过程中，所述模拟断层下盘试验箱2固定不动，所述模拟断层上盘试验箱1可上下活动；当需要所述模拟断层下盘试验箱2固定不动时，通过在其两侧加劲肋或底部钢板、螺栓孔进行固定。

进一步的，所述千斤顶3分别分布在模拟断层上盘试验箱1和模拟断层下盘试验箱2的四个角。

进一步的，所述千斤顶3为5吨千斤顶。

以如下尺寸的隧道正断层黏滑错动的试验箱装置为例进行说明：长指的是隧道纵向方向的长，为2.5m；宽指的是隧道横断面方向的宽，为2.5m；高为2m。

本实用新型的工作过程如下：

本实用新型中的试验箱装置包括左右两部分试验箱，中间接触位置模拟断层带。所述左试验箱模拟断层上盘，可活动，通过底部四个脚位置设置的4个千斤顶实现地震时候的错动，所述右试验箱模拟断层下盘，不可活动，通过两侧加劲肋或底部钢板、螺栓孔进行固定，同时右试验箱底部也设有4个千斤顶。断层模型箱上盘底部四角各布置一个5吨千斤顶，在模型箱填土前4个千斤顶抬升同样的高度，待填土、埋设隧道结构及布设测试传感器后将4个千斤顶同时放下，模拟断层错动，错动完成后进行震动试验。本实用新型试验箱能较为准确地模拟隧道正断层黏滑错动实际情况，是研究正断层黏滑错动效应的有益装置。

上述详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型的等效实施或变更，均应包含于本案的专利保护范围中。