可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，包括試驗臺，所述試驗臺上表面設(shè)有可彎折底板，所述可彎折底板兩側(cè)豎直設(shè)有透明的擋板，可彎折底板沿其長度方向分為前段、中段和后段，前段下方設(shè)有豎直驅(qū)動機構(gòu)，可彎折底板上表面設(shè)有第一推板和第二推板，由水平驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動水平移動，可彎折底板上鋪設(shè)有數(shù)層不同摩擦系數(shù)的實驗材料。當(dāng)豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升時，可彎折底板前段抬升使得整塊可彎折底板形成高平面段、斜面段、低平面段的錯落結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以定量控制斜坡角度、擠壓速度等參數(shù)，能對底部基底抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象進行模擬，并可在兩端疊加水平擠壓進行多期疊加構(gòu)造模擬。
【專利說明】可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地質(zhì)構(gòu)造模擬實驗中重力滑脫裝置，尤其涉及一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]重力滑脫構(gòu)造模擬是地質(zhì)構(gòu)造物理模擬一個重要部分，國內(nèi)外沒有見到利用該方法模擬重力滑脫構(gòu)造的實驗，大多數(shù)地質(zhì)構(gòu)造模擬實驗是在平面底部水平的平臺上進行實驗，也有事先預(yù)埋一個斜坡，再鋪設(shè)材料進行實驗，很少見到能改變斜坡角度進行重力滑脫實驗的實例，因而這些實驗中都不能模擬由于底部基底抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象，以及此現(xiàn)象基礎(chǔ)上疊加水平擠壓構(gòu)造現(xiàn)象，此裝置還可模擬一些特定地質(zhì)背景下的疊加構(gòu)造。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，可以定量控制斜坡角度、擠壓速度等參數(shù)，能對底部基地抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象進行模擬的可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:包括試驗臺，所述試驗臺上表面設(shè)有可彎折底板，所述可彎折底板兩側(cè)豎直設(shè)有透明的擋板；
所述可彎折底板沿其長度方向分為前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的連接處彎折，其中，前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板的長度方向滑動連接，后段與試驗臺固定連接；
前段上表面設(shè)有第一推板，后段上表面端部設(shè)有第二推板，第一推板和第二推板相互遠離的一端分別設(shè)有一能驅(qū)動其在可彎折底板上表面水平移動的水平驅(qū)動機構(gòu)；
試驗臺一側(cè)設(shè)有控制器，所述控制器控制水平驅(qū)動機構(gòu)和豎直驅(qū)動機構(gòu)的運動方向和速度，且運動時，兩擋板、第一推板、第二推板均與可彎折底板緊密貼合，可彎折底板上鋪設(shè)有數(shù)層不同摩擦系數(shù)的實驗材料。
[0005]作為優(yōu)選:所述水平驅(qū)動機構(gòu)為水平擠壓電動缸，所述豎直驅(qū)動機構(gòu)為底部拱升電動缸。
[0006]作為優(yōu)選:所述滑動連接具體為，可彎折底板的前段下表面設(shè)有滑軌，底部拱升電動缸的頂部位于滑軌內(nèi)，沿滑軌方向滑動。
[0007]作為優(yōu)選:所述實驗材料包括不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:克服了現(xiàn)有技術(shù)中，因為無法改變斜坡角度而進行重力滑脫實驗的缺陷，可以利用控制器的控制，定量控制斜坡角度、擠壓速度等參數(shù)，能對底部基底抬升改變斜坡角度而產(chǎn)生的重力滑脫構(gòu)造現(xiàn)象進行模擬，并可在兩端疊加水平擠壓進行滑覆、推覆多期疊加構(gòu)造模擬。[0009]本發(fā)明中，可彎折底板的前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板的長度方向滑動連接，后段與試驗臺固定連接；當(dāng)豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升時，可彎折底板前段抬升使得整塊可彎折底板形成高平面段-斜面段-低平面段的錯落結(jié)構(gòu)。
[0010]為了保證能驅(qū)動第一推板和第二推板在可彎折底板上表面水平移動，也就是第一推板在高平面段上水平移動，第二推板在低平面段上水平移動，與第一推板對應(yīng)的水平驅(qū)動機構(gòu)也應(yīng)設(shè)置在可彎折底板的高平面段上，也就是前段上，為了降低豎直驅(qū)動機構(gòu)的能耗，該水平驅(qū)動機構(gòu)可采用較輕、微型的結(jié)構(gòu)，而第二推板位于后段上表面端部，所以與其對應(yīng)的水平驅(qū)動機構(gòu)可以直接設(shè)置在實驗臺上。
[0011]這樣，不僅可以通過豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升改變可彎折底板的形狀達到重力滑脫裝置的模擬，第一推板和第二推板可以水平擠壓可彎折底板上表面的實驗材料，從而在兩端疊加水平擠壓進行滑覆、推覆多期疊加構(gòu)造模擬。
[0012]其中，水平驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是第一推板和第二推板，通過控制器控制水平驅(qū)動機構(gòu)的水平位移和位移速度(速度為0.78mm/s-0.0001mm/s),從而讓兩塊推板對與可彎折底板產(chǎn)生水平方向的擠壓速度(速度為0.78mm/s-0.0001mm/s)；
豎直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是與可彎折底板的前段，通過控制器控制豎直驅(qū)動機構(gòu)的豎直位移和位移速度(速度為0.78mm/s-0.0OOlmm/s)，可以定量的對可彎折底板中段形成的斜坡角度進行控制。
[0013]通過精確的控制水平位移和位移速度、豎直位移和位移速度，我們可以很精確的進行高原-斜坡-平原間的重力滑脫模擬，例如青藏高原的抬升對四川盆地的影響的重力滑脫實驗，我們通過計算一定時間內(nèi)，青藏高原抬升的高度，然后等比例縮小應(yīng)用在本發(fā)明裝置上，通過精確的控制位移和速度，可以對模擬實驗進行精確的控制。
[0014]滑軌的作用是，當(dāng)豎直驅(qū)動機構(gòu)向上拱升可彎折底板的前段時，可彎折底板前段因為隆升發(fā)生沿滑軌向后段方向的位移，通過豎直驅(qū)動機構(gòu)操控，我們可以控制彎折中段產(chǎn)生斜坡時的坡度。
[0015]一般進行模擬實驗時，可彎折底板上會鋪設(shè)不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠等實驗材料，模擬不同的地質(zhì)構(gòu)造層結(jié)構(gòu)，運動時，兩擋板、第一推板、第二推板均與可彎折底板緊密貼合，目的是防止實驗時實驗材料泄露。
[0016]實驗時，通過控制器對豎直驅(qū)動機構(gòu)進行控制，可對彎折底板前部進行提升。提升過程中，底部拱升電動缸的頂部沿可彎折底板前部底面上的滑軌進行滑動，導(dǎo)致可彎折底板在前部、中部和后部的連接處發(fā)生彎折，由于后部固定在試驗臺上，可彎折底板則分別形成高水平面、斜坡面、低水平面的結(jié)構(gòu)，由此可以觀察其上實驗材料的滑脫現(xiàn)象。通過控制器對水平驅(qū)動機構(gòu)的控制，第一推板和第二推板在可彎折底板上產(chǎn)生水平方向的擠壓作用力，從而可進行重力滑脫與水平擠壓的疊加構(gòu)造模擬。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的俯視圖；
圖2為本發(fā)明的主視圖。
[0018]圖中:1、可彎折底板；2、控制器；3、水平擠壓電動缸；4、底部拱升電動缸；5、滑軌；6、第一推板；7、第二推板；8、擋板；9、試驗臺。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例1:參見圖1、圖2，一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:包括試驗臺9，所述試驗臺9上表面設(shè)有可彎折底板1，所述可彎折底板I兩側(cè)豎直設(shè)有透明的擋板8 ;所述可彎折底板I沿其長度方向分為前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的連接處彎折，其中，前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板I的長度方向滑動連接，后段與試驗臺9固定連接；前段上表面設(shè)有第一推板6，后段上表面端部設(shè)有第二推板7，第一推板6和第二推板7相互遠離的一端分別設(shè)有一能驅(qū)動其在可彎折底板I上表面水平移動的水平驅(qū)動機構(gòu)；試驗臺9 一側(cè)設(shè)有控制器2，所述控制器2控制水平驅(qū)動機構(gòu)和豎直驅(qū)動機構(gòu)的運動方向和速度，且運動時，兩擋板8、第一推板6、第二推板7均與可彎折底板I緊密貼合，可彎折底板I上鋪設(shè)有數(shù)層不同摩擦系數(shù)的實驗材料。
[0021]本實施例中，所述水平驅(qū)動機構(gòu)為水平擠壓電動缸3，所述豎直驅(qū)動機構(gòu)為底部拱升電動缸4，作為優(yōu)選:所述滑動連接具體為，可彎折底板I的前段下表面設(shè)有滑軌5，底部拱升電動缸4的頂部位于滑軌5內(nèi)，沿滑軌5方向滑動，所述實驗材料包括不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠，而且當(dāng)進行完一次模擬實驗后，可彎折底板I上表面還能夠更換這些實驗材料，實現(xiàn)多不同地質(zhì)構(gòu)造的模擬。
[0022]實驗材料的設(shè)置一般為，相同粒徑的石英砂鋪設(shè)一層，再鋪設(shè)一層硅膠，再鋪設(shè)其它粒徑的實驗材料，根據(jù)具體地質(zhì)構(gòu)造而定。
[0023]本實施例中，由于可彎折底板I的前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板I的長度方向滑動連接，后段與試驗臺9固定連接；當(dāng)豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升時，可彎折底板I前段抬升使得整塊可彎折底板I形成高平面段-斜面段-低平面段的錯落結(jié)構(gòu)。
[0024]為了保證能驅(qū)動第一推板6和第二推板7在可彎折底板I上表面水平移動，也就是第一推板6在高平面段上水平移動，第二推板7在低平面段上水平移動，與第一推板6對應(yīng)的水平驅(qū)動機構(gòu)也應(yīng)設(shè)置在可彎折底板I的高平面段上，也就是前段上，為了降低豎直驅(qū)動機構(gòu)的能耗，該水平驅(qū)動機構(gòu)可采用較輕、微型的結(jié)構(gòu)，而第二推板7位于后段上表面端部，所以與其對應(yīng)的水平驅(qū)動機構(gòu)可以直接設(shè)置在實驗臺上。這樣，不僅可以通過豎直驅(qū)動機構(gòu)拱升改變可彎折底板I的形狀達到重力滑脫裝置的模擬，第一推板6和第二推板7可以水平擠壓可彎折底板I上表面的實驗材料，從而在兩端疊加水平擠壓進行多期疊加構(gòu)造模擬。
[0025]其中，水平驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是第一推板6和第二推板7，通過控制器2控制水平驅(qū)動機構(gòu)的水平位移和位移速度(速度為0.78mm/s~0.0001mm/s),從而讓第一推板6和第二推板7對與可彎折底板I產(chǎn)生水平方向的擠壓速度(速度為0.78mm/s-0.0OOlmm/s)，，形成對實驗材料的水平擠壓。
[0026]豎直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的是與可彎折底板I的前段，通過控制器2控制豎直驅(qū)動機構(gòu)的豎直位移和位移速度(速度為0.78mm/s-0.0OOlmm/s)，可以定量的對可彎折底板I中段形成的斜坡角度進行控制。
[0027]通過精確的控制水平位移和位移速度、豎直位移和位移速度，我們可以很精確的進行高原-斜坡-平原間的重力滑脫模擬，例如青藏高原的抬升對四川盆地的影響的重力滑脫實驗，我們通過計算一定時間內(nèi)，青藏高原抬升的高度，然后等比例縮小應(yīng)用在本發(fā)明裝置上，通過精確的控制位移和速度，可以對模擬實驗進行精確的控制。
[0028]滑軌5的作用是，當(dāng)豎直驅(qū)動機構(gòu)向上拱升可彎折底板I的前段時，可彎折底板I因為發(fā)生了彎折，前段隆升時順滑軌5向后段方向位移，通過豎直驅(qū)動機構(gòu)操控，我們可以控制可彎折底板I中段產(chǎn)生斜坡時的坡度。
[0029]一般進行模擬實驗時，可彎折底板I上會鋪設(shè)不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠等實驗材料，模擬不同的地質(zhì)構(gòu)造層結(jié)構(gòu)，運動時，兩擋板8、第一推板6、第二推板7均與可彎折底板I緊密貼合，目的是防止實驗時實驗材料泄露。
[0030]進行模擬實驗時，可彎折底板I上會鋪設(shè)不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠等實驗材料，模擬不同的地質(zhì)構(gòu)造層結(jié)構(gòu)，運動時，兩擋板8、第一推板6、第二推板7均與可彎折底板I緊密貼合，目的是防止實驗材料泄露。
[0031]實驗時，通過控制器2對豎直驅(qū)動機構(gòu)進行控制，可對彎折底板前部進行提升。提升過程中，底部拱升電動缸4的頂部沿可彎折底板I前部底面上的滑軌5進行滑動，導(dǎo)致可彎折底板I在前部、中部和后部的連接處發(fā)生彎折，由于后部固定在試驗臺9上，可彎折底板I則分別形成高水平面、斜坡面、低水平面的結(jié)構(gòu)，由此可以觀察其上實驗材料的滑脫現(xiàn)象。通過控制器2對水平驅(qū)動機構(gòu)的控制，第一推板6和第二推板7在可彎折底板I上產(chǎn)生水平方向的擠壓作用力，從而可進行重力滑脫與水平擠壓的疊加構(gòu)造模擬。
【權(quán)利要求】
1.一種可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:包括試驗臺(9)，所述試驗臺(9)上表面設(shè)有可彎折底板(I )，所述可彎折底板(I)兩側(cè)豎直設(shè)有透明的擋板(8)； 所述可彎折底板(I)沿其長度方向分為前段、中段和后段，且能在前段、中段和后段的連接處彎折，其中，前段下方設(shè)有一驅(qū)動其上下移動的豎直驅(qū)動機構(gòu)，且前段與豎直驅(qū)動機構(gòu)在可彎折底板(I)的長度方向滑動連接，后段與試驗臺(9)固定連接； 前段上表面設(shè)有第一推板(6)，后段上表面端部設(shè)有第二推板(7)，第一推板(6)和第二推板(7)相互遠離的一端分別設(shè)有一能驅(qū)動其在可彎折底板(I)上表面水平移動的水平驅(qū)動機構(gòu)； 試驗臺(9) 一側(cè)設(shè)有控制器(2)，所述控制器(2)控制水平驅(qū)動機構(gòu)和豎直驅(qū)動機構(gòu)的運動方向和速度，且運動時，兩擋板(8)、第一推板(6)、第二推板(7)均與可彎折底板(I)緊密貼合，可彎折底板(I)上鋪設(shè)有數(shù)層不同摩擦系數(shù)的實驗材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:所述水平驅(qū)動機構(gòu)為水平擠壓電動缸(3)，所述豎直驅(qū)動機構(gòu)為底部拱升電動缸(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:所述滑動連接具體為，可彎折底板(I)的前段下表面設(shè)有滑軌(5)，底部拱升電動缸(4)的頂部位于滑軌(5)內(nèi)，沿滑軌(5)方向滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控制斜坡角度的重力滑脫構(gòu)造物理模擬裝置，其特征在于:所述實驗材料包括不同粒徑的石英砂、玻璃珠、硅膠。
【文檔編號】G09B23/40GK103617762SQ201310672052
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】李忠權(quán), 李洪奎, 應(yīng)丹琳, 李應(yīng), 段新國 申請人:成都理工大學(xué)