[发明专利]一种模拟先存断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置

说明书

本发明涉及的是一种模拟先存断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置，它包括支撑机构、模型机械和计算机控制系统，支撑机构包括底座、底座滑轨、固定台基座、调节液压缸、交叉式升降支架、变向节、气压支撑杆；模型机构包括斜滑台板、可伸缩角度标尺、调节板、固定台板、固定台底板、调节滑轨、驱动液压缸；驱动液压缸与调节液压缸与计算机控制系统连接；通过计算机控制驱动液压缸，进而控制斜滑台板的运动速度和运动时间，实现二维或三维、不同斜滑方向及断层倾角的多期叠加变形模拟实验。本发明可以通过单次实验，模拟不同性质的变形过程；还可以在一次实验中连续模拟多期变形的叠加演化过程，不需要反复拆装模型及调试设备。

技术领域：

本发明涉及的是石油地质学及构造地质学领域，具体涉及的是一种模拟含油气盆地内部断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置。

背景技术：

斜滑断层是含油气盆地中一种重要的构造变形。先存断层的存在是斜滑断层广为发育的重要原因，即便是在均质岩石中，当水平主应力与先存断层走向斜交时便会发育斜滑断层。造山带、地块边界的大型断层，或基底中的高角度断层在后期活动时，地块的运动方向或应力矢量与边界断层常呈斜交而非直交关系。斜向滑动是边界型断层或古断裂复活的一种常见形式，并导致盆地发生斜向裂陷作用。目前由于实验条件的限制，断裂多期叠加变形的模拟大多集中于探究晚期倾滑作用对再活动的先存断层上盘变形的控制作用，而不能还原晚期斜滑作用的重要影响。因此亟需进一步通过模拟来解析先存断裂与晚期斜滑作用多期叠加变形的重要地质过程。砂箱物理模拟实验是认识构造变形过程、研究构造形成机制的重要方法。在构造物理模拟实验过程中，长期以来研究人员十分重视盆地构造的砂箱研究工作，进行了一系列有关盆地伸展、挤压、反转、走滑构造的基础实验研究。但现有的实验设备仍然存在缺陷，不能更加科学、直观地模拟斜滑作用对再活动的先存断裂上盘变形的控制作用及构造演化特征。

发明内容：

本发明的目的是提供一种模拟先存断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置，这种模拟先存断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置用于模拟三维空间内不同产状的先存断裂在晚期不同方向的斜滑作用下发生再活动，从而叠加多期变形并诱导产生一系列次级断层的构造演化过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种模拟先存断裂叠加斜滑变形的砂箱物理模拟实验装置包括支撑机构、模型机械和计算机控制系统，支撑机构包括底座、底座滑轨、固定台基座、调节液压缸、交叉式升降支架、变向节、气压支撑杆，底座设置底座滑轨和固定台基座，底座滑轨位于固定台基座的侧面，底座滑轨有三条，其中一条为中间滑轨，中间滑轨位于底座中心，其他两条滑轨为侧滑轨，两条侧滑轨关于中间滑轨对称分布，侧滑轨上各设置两个气压支撑杆，各气压支撑杆下端设置变向节、滑块，各滑块与相应的侧滑轨滑动连接，各气压支撑杆上端与斜滑台板铰接；固定台基座上设置调节液压缸，调节液压缸连接交叉式升降支架，交叉式升降支架上端与固定台底板连接；

模型机构包括斜滑台板、可伸缩角度标尺、调节板、固定台板、固定台底板、调节滑轨、驱动液压缸，斜滑台板顶面刻画有刻度线网格，三条侧边安装侧壁挡板，其中一个侧边标绘比例尺，斜滑台板邻近固定台板一侧安装有扇形挡板；固定台板顶面刻画有刻度线网格，三条侧边也安装侧壁挡板，扇形挡板和各侧壁挡板均为有机玻璃材质；固定台底板沿长度方向设置调节滑轨，固定台板与调节滑轨滑动连接，斜滑台板和固定台板彼此相邻的侧边各通过液压合页连接调节板，斜滑台板和滑块上各安装一个可伸缩角度标尺，驱动液压缸上端连接斜滑台板，驱动液压缸下端变向节、滑块与中间滑轨滑动连接；

驱动液压缸与调节液压缸通过电缆线与计算机控制系统相连接。

上述方案中底座安装有移动轮，使本发明能够移动，使用方便。

上述方案中固定台底板下面焊接一对连接部件和一对连接滑槽，交叉式升降支架上部分别与连接部件和连接滑槽连接。