[实用新型]一种无自锁的断层面两体相对滑动测试装置

说明书

本实用新型公开了一种无自锁的断层面两体相对滑动测试装置，涉及岩土工程和采矿工程领域。包括：两个加持块，待测试的断层两体，等间距布置于固定平面的压力传感器。其中，待测试的断层两体块在加持块挤压作用下可发生相对滑动，四个块体的不同角度的设计可实现断层两体之间摩擦面的无自锁。本实用新型的有益效果是使得在一定水平荷载作用下断层两体产生相对滑动，克服摩擦面的自锁，测试断层滑动数据。

技术领域

本发明涉及岩土工程，地质工程。具体而言，是一种实现断层两体滑动摩擦面无自锁的装置。

背景技术

自锁现象是指是如果作用于物体的主动力的合力的作用线在摩擦角之内，则无论这个力怎样大，总有一个全反力与之平衡，物体保持静止。由于静摩擦力不可能超过最大值，因此全约束力的作用线也不可能超出摩擦角以外，即全约束反力必在摩擦角之内。在这种情况下，主动力的合力与法线间的夹角小于摩擦角，因此，主动力的合力的作用线必在摩擦角之内，而全约束力的作用线也在此摩擦角之内，主动力的合力和全约束力必能满足二力平衡条件，物体必静止。

工程应用中，断层两体之间的相对滑动特征是需要重点测试的对象。但是，由于断层面存在自锁现象，现有的监测装置无法在水平加载条件下实现断层两体的相对滑动，使得到滑动测试的数据十分困难。因此，针对这种情况，本发明设计两个加持块，分布于断层块两侧并紧靠断层块，对加持块施加水平荷载，当水平荷载达到一定程度时，断层面会产生相对滑移，从而达到实验条件。

发明内容

由于目前的实验装置无法实现克服断层两体滑动摩擦面自锁的目的，所以本发明解决的问题是克服自锁，使断层两体块产生相对滑移。

具体涉及的技术原理包括：1)库伦摩擦定律；2)牛顿第二定律； 3)牛顿第三定律；4)主动力的合力的作用线在摩擦角之外，则无论这个力多么小，物体也不可能保持平衡；5)平面一般力系的合成与分解；6)压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。

附图说明

图1为第一加持块受力图；

图2为第一断层块受力图；

图3为第二断层块受力图；

图4为第二加持块受力图；

图5为一种无自锁的断层面两体相对滑动测试装置示意图。

具体实施方式

设计该测试装置的第一加持块(1)与第一断层块(2)之间的缝隙与水平实验平台的夹角为α，第二断层块(3)与第二加持块(4) 之间的的缝隙与水平实验平台的夹角为β，第一断层块(2)与第二断层块(3)之间的裂缝夹角为θ，各夹角之间应当满足α＝β＝θ，其目的在于使第一加持快(1)与第一断层块(2)之间自锁，第二断层块(3)与第二加持块(4)之间自锁。实验台面与实验块之间设置有均匀数量的压力传感器装置(5)，目的是为了实时监测各部分所受的压力，压力传感器在实验台面上等间距独立布置，以保证测量数据的独立性和准确性。压力传感器装置(5)应尽可能遍布实验台面以保证实验结果的准确性，基于有四个实验块，则间距s应为l的(n≥4,n 为正整数)。

其中在第一加持块(1)与第二加持块(4)的外侧施加均布水平荷载λ，合力为对于水平荷载的加载方式必须是均匀连续变化的，同时也是可控的；对于实验台面的摩擦力，将其与水平荷载的合力近似为μ为断层块材料的摩擦特性系数，和为第一加持快(1) 对第一断层块(2)的法向力与切向力，合力为和为第一断层块(2)对第二断层块(3)的法向力与切向力，合力为和为第二断层块(3)对第二加持(4)的法向力与切向力，合力为分别为第一加持块(1)、第二断层块(2)、第二断层块(3)、第二加持块(4)的重力，分别为地面给第一加持块(1)、第一断层块(2)、第二断层块(3)、第二加持块(4)的支持力。