一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同并通过螺栓连接；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在所述模型板Ⅰ上设有插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内，在所述模型板Ⅱ上设有插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在模型板Ⅰ的主体内，在所述矩形板的中心处形成有加载孔。本实用新型模拟了四种不同分布形式的地层，有利于观察、对比地震波在不同分布形式地层中的传播特点，有利于观察多点地震动场地效应的特征。
【专利说明】一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种动光弹法实验装置，特别是一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置。
【背景技术】
[0002]动态光弹性实验方法是研究层状介质的波动问题的一种有效实验手段，它同静态光弹性法的基本原理一样，都利用了光弹性材料的暂时双折射性现象，当光弹材料模型板受力作用后，模型产生双折射效应，在圆偏振光场中得到代表应力场变化的等差条纹图，动态光弹性法通过等差条纹图的分布形式模拟了应力波的形态，并把所模拟的应力波在层状介质中的传播特征直观的反映出来。
[0003]现阶段利用动态光弹性实验研究层状介质波动问题，尤其是对地震工程界以及岩土工程界所关注的地震波传播过程中场地效应问题时，光弹材料模型的设计往往采用两块相同材料或者不同材料的矩形光弹性材料板上下层叠连接。这种模型的设计虽然具有制作简单、能较好的观察到应力波在层状介质中传播的优点，但是由于地层中各岩(土)层分布的复杂性，这种模型无法很好地模拟地层的分布，无法观测到所模拟的地震波在复杂地层中以及在不同分布形式地层交界处传播的真实状态，也不能将所模拟的地震波在不同场地传播时的差异性进行实时的对比，另外，由于以往采用上下模型板叠放连接的结构，并且加载点位于上模型板的上边界处，往往造成应力波传播到两模型板接触的截面处时，两模型板发生微小相对位移从而对实验结果造成影响。
【发明内容】
[0004]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置能够模拟地震波在不同分布形式地层中的传播。
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板I和模型板II阴阳互补拼装而成，所述模型板I和所述模型板II均由光弹性材料制成，二者材质不同；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板II的主体，X轴之下是所述模型板I的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I上的插头I，所述插头I插装在模型板II的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II上的插头II，所述插头II插装在模型板I的主体内，所述插头I和所述插头II与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形；在所述矩形板的上表面上形成有以原点为圆心，以2R为半径的环槽；在所述环槽的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I上的连接板I，所述连接板I的下表面与所述模型板I的下表面平齐，所述连接板I的板厚是所述模型板I的1/2，所述连接板I插装在所述模型板II的主体内，二者通过螺栓连接；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II上的连接板II，所述连接板II的下表面与所述模型板II的下表面平齐，所述连接板II的板厚是所述模型板II的1/2，所述连接板II插装所述所述模型板I的主体内，二者通过螺栓连接；在所述矩形板的中心处形成有加载孔。
[0006]所述环槽的横截面为半圆形。
[0007]所述半圆形的半径为所述矩形板厚度的1/3。
[0008]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0009]一)该装置能够模拟地震波在四种不同分布形式地层中的传播，弥补了当前动态光弹性实验研究地震波在地层中传播问题时，模型所模拟的地层结构单一，且与实际情况存在较大差异性的缺点。
[0010]二)模型装置不同区域的对接处能够模拟不同情况地层突变处的地震波形态。
[0011]三)模型装置可将地震波在不同状况地层中的传播过程进行实时对比。
[0012]四)两不同力学性质光弹材料模型板对接后由螺栓固定连接的结构，能够避免应力波在不同介质界面间传播时因两模型板间产生相对位移而对实验结果造成的影响；
[0013]五)模型装置易于加工制作，一次实验可观测到多种现象，能够节省实验成本。
[0014]综上所述，本实用新型模拟了四种不同分布形式的地层，有利于观察、对比地震波在不同分布形式地层中的传播特点，有利于观察多点地震动场地效应的特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的模型板I的结构示意图；
[0017]图3为图2的俯视图；
[0018]图4为图2的侧视图。
[0019]图中:1、模型板I ;11、插头I ;12、连接板I ;2、模型板II ;21、插头II ;22、连接板II ;3、环槽；4、5、螺栓；6、加载孔。
【具体实施方式】
[0020]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0021]请参阅图1?图4，一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板I I和模型板II 2阴阳互补拼装而成，所述模型板I I和所述模型板II 2均由光弹性材料制成，二者材质不同。
[0022]以所述矩形板的中心为原点O建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板II 2的主体，X轴之下是所述模型板I I的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I I上的插头I 11，所述插头I 11插装在所述模型板II2的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II 2上的插头II 21，所述插头II 21插装在所述模型板I I的主体内，所述插头I 11和所述插头II 21与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形。
[0023]在所述矩形板的上表面上形成有以原点O为圆心，以2R为半径的环槽3。该环槽3的半径2R由实验的视场要求确定。
[0024]在所述环槽3的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I I上的连接板I 12，所述连接板I 12的下表面与所述模型板I I的下表面平齐，所述连接板I 12的板厚是所述模型板I I的板厚的1/2，所述连接板I 12插装在所述模型板II的主体内，二者通过螺栓4连接。在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II 2上的连接板II 22，所述连接板II 22的下表面与所述模型板II 2的下表面平齐，所述连接板II 22的板厚是所述模型板II 2的板厚的1/2，所述连接板II 22插装所述所述模型板I的主体内，二者通过螺栓5连接。
[0025]在所述矩形板的中心处形成有加载孔6，其直径根据加载装置的尺寸确定。
[0026]模型板I I和模型板II 2在不添加任何粘接剂的条件下拼接在一起，接触面紧密接触，模型板I I和模型板II 2通过螺栓4、5连接固定，形成一个矩形整体，能够避免实验过程中两模型板间发生相对位移。
[0027]上述地层模拟装置分设有四个区域，分别位于直角坐标系的四个象限内。在第一象限内应力波先经模型板I I传播，再经模型板II 2，在第二象限内应力波经模型板II 2传播；在第三象限内应力波先经模型板II 2传播，再经模型板I I传播；在第四象限内应力波经模型板I I传播。
[0028]在本实施例中，所述矩形板的长宽比为2:1。所述环槽3的横截面为半圆形。所述半圆形的半径为所述矩形板厚度的1/3。
[0029]尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，其特征在于，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板I和模型板II阴阳互补拼装而成，所述模型板I和所述模型板II均由光弹性材料制成，二者材质不同； 以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板II的主体，X轴之下是所述模型板I的主体，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I上的插头I，所述插头I插装在模型板II的主体内；在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II上的插头II，所述插头II插装在所述模型板I的主体内，所述插头I和所述插头II与所述矩形板等厚，均为以原点为圆心，以R为半径的1/4圆形； 在所述矩形板的上表面上形成有以原点为圆心，以2R为半径的环槽； 在所述环槽的外部，在直角坐标系的第一象限内设有形成在所述模型板I上的连接板I，所述连接板I的下表面与所述模型板I的下表面平齐，所述连接板I的板厚是所述模型板I的1/2，所述连接板I插装在所述模型板II的主体内，二者通过螺栓连接； 在直角坐标系的第三象限内设有形成在所述模型板II上的连接板II，所述连接板II的下表面与所述模型板II的下表面平齐，所述连接板II的板厚是所述模型板II的1/2，所述连接板II插装所述所述模型板I的主体内，二者通过螺栓连接； 在所述矩形板的中心处形成有加载孔。
2.根据权利要求1所述的利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，其特征在于，所述环槽的横截面为半圆形。
3.根据权利要求2所述的利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，其特征在于，所述半圆形的半径为所述矩形板厚度的1/3。
【文档编号】G01V1/00GK204142962SQ201420561903
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】柳国环, 高云起 申请人:天津大学