[发明专利]一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置和方法

权利要求书

1.一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置，其特征在于：包括：有机玻璃箱、电磁阀、气泵及信息采集装置；

所述有机玻璃箱内部中空，顶部开放；所述有机玻璃箱由底板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板围成，相邻板的连接处配置直角钢架；

所述有机玻璃箱的底板、左侧板、右侧板及后侧板上各固定放置若干气囊；所述气囊的充放气口由所述电磁阀控制，电磁阀与所述气泵连接；所述电磁阀与气泵位于所述有机玻璃箱外部；

所述信息采集装置包括：应变场变化采集与处理模块、地电场变化采集模块和位移监测模块；

在所述气泵与电磁阀的控制下，通过对不同所述气囊充放气状态的改变，模拟不同地质条件下断层活化运动过程；所述信息采集装置用于对断层活化运动过程进行分布式感测和动态捕捉三维应变场、位移场、温度场和地电场数据。

2.根据权利要求1所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置，其特征在于：还包括：配重块；在试验过程中，所述配重块放置在所述有机玻璃箱的顶部。

3.根据权利要求1所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置，其特征在于：所述有机玻璃箱的前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的内壁上贴有一层薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置，其特征在于：所述应变场变化采集与处理模块包括：双端光纤解调仪，光纤分布式应变传感器和光纤分布式温度传感器；所述光纤分布式应变传感器和光纤分布式温度传感器，分别通过对应的跳线与双端光纤解调仪连接；

所述光纤分布式应变传感器和光纤分布式温度传感器，根据试验需求布设在所述有机玻璃箱内；所述双端光纤解调仪位于所述有机玻璃箱外部。

5.根据权利要求1所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验装置，其特征在于：所述地电场变化采集与处理模块包括：通过导线相连接的网络并行电路铜片电极和WBD型网络并行电法仪；

所述网络并行电路铜片电极，根据试验需求布设在所述有机玻璃箱内；所述WBD型网络并行电法仪位于所述有机玻璃箱外部。

6.一种断层活化多场观测及预测的室内试验方法，其特征在于：包括：

S11：按照相似比原则确定地层、断层的厚度和位置及断层的倾角数据；

S12：在有机玻璃箱的底板、左侧板、右侧板及后侧板上根据预设规则各固定放置若干气囊，相应地布置控制阀和气泵；所述气囊的规格和充气状态相同；

S13：依次在有机玻璃箱体内填充地层的相似材料，设计断层的位置及布置断层填充物；在模型填充过程中在相应的预设位置布设应变场变化采集与处理模块、地电场变化采集模块和位移监测模块；

S14：在有机玻璃箱内布置断层时，在所述断层模型靠近有机玻璃箱前侧板的端面设置预设数量的监测点标志，利用所述位移监测模块对断层位移进行监测；

S15：根据试验需求，利用电磁阀和气泵改变有机玻璃箱不同侧板上气囊的内部气体量，模拟不同地质条件下断层活化运动过程；并实时动态捕捉三维应变场、位移场、温度场和地电场数据。

7.根据权利要求6所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验方法，其特征在于：还包括：

S16：在断层活化过程中进行多场数据采集，包括在断层活化过程中进行位移监测数据、应变场数据、温度场数据和地电场数据的采集，并进行整理；

S17：根据采集的三维应变场、位移场、温度场和地电场数据，作为断层活化敏感参数，进行BP神经网络分析。

8.根据权利要求7所述的一种断层活化多场观测及预测的室内试验方法，其特征在于：所述步骤S12中，还包括：在试验模型搭建放置气囊前，在有机玻璃箱的内侧壁上贴上一层薄膜。