一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，該裝置為一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ陰陽互補拼裝而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光彈性材料制成，二者材質(zhì)不同并通過螺栓連接；以所述矩形板的中心為原點建立直角坐標系，X軸之上是所述模型板Ⅱ的主體，X軸之下是所述模型板Ⅰ的主體，在所述模型板Ⅰ上設(shè)有插頭Ⅰ，所述插頭Ⅰ插裝在模型板Ⅱ的主體內(nèi)，在所述模型板Ⅱ上設(shè)有插頭Ⅱ，所述插頭Ⅱ插裝在模型板Ⅰ的主體內(nèi)，在所述矩形板的中心處形成有加載孔。本發(fā)明模擬了四種不同分布形式的地層，有利于觀察、對比地震波在不同分布形式地層中的傳播特點，有利于觀察多點地震動場地效應(yīng)的特征。
【專利說明】 一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動光彈法實驗裝置，特別是一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]動態(tài)光彈性實驗方法是研究層狀介質(zhì)的波動問題的一種有效實驗手段，它同靜態(tài)光彈性法的基本原理一樣，都利用了光彈性材料的暫時雙折射性現(xiàn)象，當光彈材料模型板受力作用后，模型產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，在圓偏振光場中得到代表應(yīng)力場變化的等差條紋圖，動態(tài)光彈性法通過等差條紋圖的分布形式模擬了應(yīng)力波的形態(tài)，并把所模擬的應(yīng)力波在層狀介質(zhì)中的傳播特征直觀的反映出來。
[0003]現(xiàn)階段利用動態(tài)光彈性實驗研究層狀介質(zhì)波動問題，尤其是對地震工程界以及巖土工程界所關(guān)注的地震波傳播過程中場地效應(yīng)問題時，光彈材料模型的設(shè)計往往采用兩塊相同材料或者不同材料的矩形光彈性材料板上下層疊連接。這種模型的設(shè)計雖然具有制作簡單、能較好的觀察到應(yīng)力波在層狀介質(zhì)中傳播的優(yōu)點，但是由于地層中各巖(土)層分布的復(fù)雜性，這種模型無法很好地模擬地層的分布，無法觀測到所模擬的地震波在復(fù)雜地層中以及在不同分布形式地層交界處傳播的真實狀態(tài)，也不能將所模擬的地震波在不同場地傳播時的差異性進行實時的對比，另外，由于以往采用上下模型板疊放連接的結(jié)構(gòu)，并且加載點位于上模型板的上邊界處，往往造成應(yīng)力波傳播到兩模型板接觸的截面處時，兩模型板發(fā)生微小相對位移從而對實驗結(jié)果造成影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，該裝置能夠模擬地震波在不同分布形式地層中的傳播。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，該裝置為一矩形板，所述矩形板由模型板I和模型板II陰陽互補拼裝而成，所述模型板I和所述模型板II均由光彈性材料制成，二者材質(zhì)不同；以所述矩形板的中心為原點建立直角坐標系，X軸之上是所述模型板II的主體，X軸之下是所述模型板I的主體，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I上的插頭I，所述插頭I插裝在模型板II的主體內(nèi)；在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II上的插頭II，所述插頭II插裝在模型板I的主體內(nèi)，所述插頭I和所述插頭II與所述矩形板等厚，均為以原點為圓心，以R為半徑的1/4圓形；在所述矩形板的上表面上形成有以原點為圓心，以2R為半徑的環(huán)槽；在所述環(huán)槽的外部，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I上的連接板I，所述連接板I的下表面與所述模型板I的下表面平齊，所述連接板I的板厚是所述模型板I的1/2，所述連接板I插裝在所述模型板II的主體內(nèi)，二者通過螺栓連接；在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II上的連接板II，所述連接板II的下表面與所述模型板II的下表面平齊，所述連接板II的板厚是所述模型板II的1/2，所述連接板II插裝所述所述模型板I的主體內(nèi)，二者通過螺栓連接；在所述矩形板的中心處形成有加載孔。
[0006]所述環(huán)槽的橫截面為半圓形。
[0007]所述半圓形的半徑為所述矩形板厚度的1/3。
[0008]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0009]一)該裝置能夠模擬地震波在四種不同分布形式地層中的傳播，彌補了當前動態(tài)光彈性實驗研究地震波在地層中傳播問題時，模型所模擬的地層結(jié)構(gòu)單一，且與實際情況存在較大差異性的缺點。
[0010]二)模型裝置不同區(qū)域的對接處能夠模擬不同情況地層突變處的地震波形態(tài)。
[0011]三)模型裝置可將地震波在不同狀況地層中的傳播過程進行實時對比。
[0012]四)兩不同力學(xué)性質(zhì)光彈材料模型板對接后由螺栓固定連接的結(jié)構(gòu)，能夠避免應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面間傳播時因兩模型板間產(chǎn)生相對位移而對實驗結(jié)果造成的影響；
[0013]五)模型裝置易于加工制作，一次實驗可觀測到多種現(xiàn)象，能夠節(jié)省實驗成本。
[0014]綜上所述，本發(fā)明模擬了四種不同分布形式的地層，有利于觀察、對比地震波在不同分布形式地層中的傳播特點，有利于觀察多點地震動場地效應(yīng)的特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的模型板I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖2的俯視圖；
[0018]圖4為圖2的側(cè)視圖。
[0019]圖中:1、模型板I ;11、插頭I ;12、連接板I ;2、模型板II ;21、插頭II ;22、連接板II ;3、環(huán)槽；4、5、螺栓；6、加載孔。

【具體實施方式】
[0020]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0021]請參閱圖1?圖4，一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，該裝置為一矩形板，所述矩形板由模型板I I和模型板II 2陰陽互補拼裝而成，所述模型板I I和所述模型板II 2均由光彈性材料制成，二者材質(zhì)不同。
[0022]以所述矩形板的中心為原點O建立直角坐標系，X軸之上是所述模型板II 2的主體，X軸之下是所述模型板I I的主體，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I I上的插頭I 11，所述插頭I 11插裝在所述模型板II2的主體內(nèi)；在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II 2上的插頭II 21，所述插頭II 21插裝在所述模型板I I的主體內(nèi)，所述插頭I 11和所述插頭II 21與所述矩形板等厚，均為以原點為圓心，以R為半徑的1/4圓形。
[0023]在所述矩形板的上表面上形成有以原點O為圓心，以2R為半徑的環(huán)槽3。該環(huán)槽3的半徑2R由實驗的視場要求確定。
[0024]在所述環(huán)槽3的外部，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I I上的連接板I 12，所述連接板I 12的下表面與所述模型板I I的下表面平齊，所述連接板I 12的板厚是所述模型板I I的板厚的1/2，所述連接板I 12插裝在所述模型板II的主體內(nèi)，二者通過螺栓4連接。在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II 2上的連接板II 22，所述連接板II 22的下表面與所述模型板II 2的下表面平齊，所述連接板II 22的板厚是所述模型板II 2的板厚的1/2，所述連接板II 22插裝所述所述模型板I的主體內(nèi)，二者通過螺栓5連接。
[0025]在所述矩形板的中心處形成有加載孔6，其直徑根據(jù)加載裝置的尺寸確定。
[0026]模型板I I和模型板II 2在不添加任何粘接劑的條件下拼接在一起，接觸面緊密接觸，模型板I I和模型板II 2通過螺栓4、5連接固定，形成一個矩形整體，能夠避免實驗過程中兩模型板間發(fā)生相對位移。
[0027]上述地層模擬裝置分設(shè)有四個區(qū)域，分別位于直角坐標系的四個象限內(nèi)。在第一象限內(nèi)應(yīng)力波先經(jīng)模型板I I傳播，再經(jīng)模型板II 2，在第二象限內(nèi)應(yīng)力波經(jīng)模型板II 2傳播；在第三象限內(nèi)應(yīng)力波先經(jīng)模型板II 2傳播，再經(jīng)模型板I I傳播；在第四象限內(nèi)應(yīng)力波經(jīng)模型板I I傳播。
[0028]在本實施例中，所述矩形板的長寬比為2:1。所述環(huán)槽3的橫截面為半圓形。所述半圓形的半徑為所述矩形板厚度的1/3。
[0029]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，其特征在于，該裝置為一矩形板，所述矩形板由模型板I和模型板II陰陽互補拼裝而成，所述模型板I和所述模型板II均由光彈性材料制成，二者材質(zhì)不同； 以所述矩形板的中心為原點建立直角坐標系，X軸之上是所述模型板II的主體，X軸之下是所述模型板I的主體，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I上的插頭I，所述插頭I插裝在模型板II的主體內(nèi)；在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II上的插頭II，所述插頭II插裝在所述模型板I的主體內(nèi)，所述插頭I和所述插頭II與所述矩形板等厚，均為以原點為圓心，以R為半徑的1/4圓形； 在所述矩形板的上表面上形成有以原點為圓心，以2R為半徑的環(huán)槽； 在所述環(huán)槽的外部，在直角坐標系的第一象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板I上的連接板I，所述連接板I的下表面與所述模型板I的下表面平齊，所述連接板I的板厚是所述模型板I的1/2，所述連接板I插裝在所述模型板II的主體內(nèi)，二者通過螺栓連接； 在直角坐標系的第三象限內(nèi)設(shè)有形成在所述模型板II上的連接板II，所述連接板II的下表面與所述模型板II的下表面平齊，所述連接板II的板厚是所述模型板II的1/2，所述連接板II插裝所述所述模型板I的主體內(nèi)，二者通過螺栓連接； 在所述矩形板的中心處形成有加載孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)槽的橫截面為半圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用動光彈法研究多點地震動輸入的地層模擬裝置，其特征在于，所述半圓形的半徑為所述矩形板厚度的1/3。
【文檔編號】G01V1/00GK104237929SQ201410504878
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】柳國環(huán), 高云起 申請人:天津大學(xué)