[发明专利]一种实验室内模拟逆断层形成的方法及装置

权利要求书

1.一种实验室内模拟逆断层形成的方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

1）设计一个透明实验箱体，能够清楚观察到箱体内部的情况；

2）设计上部加压装置和侧向加压装置，模拟地层受到的上部压力和侧向挤压力；

3）设计一个诱发装置放置在箱体的底部，然后按照地层的比例配制相似模拟地层材料并铺设在箱体内；

4）将设计好的上部加压装置和侧向加压装置安装在箱体上，启动上部加压装置和侧向加压装置对相似模拟地层材料施压，在挤压状态下诱发装置启动诱发模拟地层材料由底部一点开始断层起裂，形成逆断层，通过透明的实验箱体再现逆断层的形成过程；

5）在相似模拟地层材料中铺设压力传感器，实时记录应力变化，从而解译断层对采动应力的传导作用机制；

6）改变诱发装置的放置位置，可控制断层起裂位置的不同，从透明的观察箱体能够观察到不同断层起裂位置的形成发展状态，从而分析到现实断层附近开挖煤层时，煤层顶底板破坏状况、采动后周围煤岩体应力场分布、位移和破坏形态的变化；

利用上述方法设计实验室内模拟逆断层形成的装置，包含有底座（1）、立柱（2）、承压钢板（3）、上部盖板（4）、弹性皮垫（5）、诱发装置（6）、侧向加压装置（7）和上部加压装置（9），四个所述立柱（2）固定于底座（1）上、并连接有前部透明塑料挡板和后部透明塑料挡板，两个所述承压钢板（3）分别设置于底座（1）上的左右两侧，与前部透明塑料挡板、后部透明塑料挡板、上部盖板（4）组合形成密闭箱体，分别连接有侧向加压装置（7）的两个所述承压钢板（3）可在底座（1）上、前后两透明塑料挡板之间移动，所述上部盖板（4）上连接上部加压装置（9）、并可上下移动，两个所述承压钢板（3）之间连接弹性皮垫（5），所述诱发装置（6）设置于弹性皮垫（5）上，所述弹性皮垫（5）上铺设相似模拟地层材料，在所述相似模拟地层材料上部与上部盖板（4）之间设置柔性加载装置（8），所述诱发装置（6）设置为其长度略大于弹性皮垫（5）宽度的钢条，固定设置于前后透明塑料挡板之间。

2.根据权利要求1所述的一种实验室内模拟逆断层形成的方法，其特征在于，所述柔性加载装置（8）包含有油袋（81）、油箱（82）、进油管（83）和出油管（84），所述油袋（81）与油箱（82）之间连接有进油管（83）和出油管（84），所述进油管（83）上设置限压阀（85）、出油管（84）上设置稳压阀（86），所述油箱（82）上设置控制台（87），通过控制实现柔性加载。

3.根据权利要求1所述的一种实验室内模拟逆断层形成的方法，其特征在于，所述上部加压装置（9）采用丝杠（91）与横梁（92）结合的结构，所述横梁（92）固定设置于两个立柱（2）顶端之间，所述丝杠（91）末端连接上部盖板（4）。

4.根据权利要求1所述的一种实验室内模拟逆断层形成的方法，其特征在于，所述前部透明塑料挡板和后部透明玻璃挡板外侧分别设置U型钢进行固定。

5.根据权利要求1所述的一种实验室内模拟逆断层形成的方法，其特征在于，相似模拟材料铺设过程中两层之间均匀铺撒云母粉，并且每层铺设应力传感器。