[发明专利]一种走向与边界相交的倾斜地层物理模型及物理模拟方法

说明书

本发明提供一种走向与边界相交的倾斜地层物理模型及物理模拟方法。该物理模型为模拟地质构造的砂箱物理模拟模型，包括地层模拟层及走向与边界相交的模拟倾斜薄弱面。设有走向与边界相交的倾斜薄弱面的滑塌构造的物理模拟方法包括：在砂箱中构建上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型；砂箱作为边界部包括支撑底板和设于支撑底板上部的立壁，立壁包括凹槽和与凹槽的开口相对设置的提升门，立壁与支撑底板围成一个上部开口的空间供地层模拟层以及模拟倾斜薄弱面进行设置；基于建立的物理模型，撤掉砂箱的提升门，地层滑塌产生滑塌构造物理模型，实现所述滑塌构造的物理模拟。该模型适用于研究薄弱面的产状、位置和尺寸对滑塌构造内部变形特征影响。

技术领域

本发明属于物理模拟技术领域，具体涉及一种走向与边界相交的倾斜地层物理模型及物理模拟方法。

背景技术

滑塌构造往往是由于古斜坡发生滑塌后形成的，它是自然界中极其重要的一种地质构造。通过对滑塌构造形成机理的研究，可以推断区域古地理环境和古构造活动。物理模拟(Griffiths and Lane,1999；Liu and Koyi,2013；Wei et al.,2009)和数值模拟(Lourenco et al.,2006；Wang et al.,2010)的研究表明，与均质边坡相比，薄弱面控制着边坡的边坡滑动面的位置，并可能引起较大的位移量。以往关于薄弱面对边坡稳定性影响的研究主要集中在边坡的断层模式上，尚未有人对薄弱面的倾角、位置和尺度(厚度)等对散粒体边坡破坏运动和内部变形的影响进行研究。

因此，亟需一种走向与边界相交的倾斜地层的物理模拟方法，设计一种设有走向与边界相交的倾斜薄弱面的滑塌构造物理模拟，以研究不同性质薄弱面对散粒体边坡破坏运动和内部变形的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够适用于研究薄弱面的产状、位置和尺寸对滑塌构造内部变形特征影响的走向与边界相交的倾斜地层物理模型。

为了实现上述目的，本发明提供了一种走向与边界相交的倾斜地层物理模型，该物理模型为模拟地质构造的砂箱物理模拟模型(砂箱物理模拟模型不包括砂箱本身)，其中，该模型包括地层模拟层以及走向与边界相交的模拟倾斜薄弱面，走向与边界相交的模拟倾斜薄弱面设置于地层模拟层中；所述地层模拟层用以实现地层模拟，所述模拟倾斜薄弱面用以实现走向与边界相交的倾斜薄弱面地层的模拟。在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，所述走向与边界相交中的走向指倾斜薄弱面的走向或者倾斜薄弱面地层的走向，边界是指地层模拟层的边界或者地层模拟层所模拟的地层的边界。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，地层模拟层通常能够较好的反映实际地层的岩石力学属性；模拟倾斜薄弱面通常能够较好的反映走向与边界相交的实际倾斜薄弱面地层的岩石力学属性。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，所述模型包括水平地层模拟层以及走向与边界相交的模拟倾斜薄弱面，走向与边界相交的模拟倾斜薄弱面设置于地层模拟层中；所述水平地层模拟层用以实现水平地层模拟，所述模拟倾斜薄弱面用以实现走向与边界相交的倾斜地层的模拟。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，所述走向与边界相交为走向与边界斜交。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，所述地层模拟层进一步设有彩色标志层；更优选地，所述地层模拟层设有多个小层，每个小层均设有至少一个彩色标志层，所述彩色标志层用以实现地层模拟层中各个小层的标记。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，地层模拟层的材料包括石英砂或/和微玻璃珠。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，模拟倾斜薄弱面的的材料包括石英砂或/和微玻璃珠。

在上述走向与边界相交的倾斜地层物理模型中，优选地，所述模拟倾斜薄弱面的材料的内摩擦角应小于所述地层模拟层的材料的内摩擦角。