本發(fā)明申請涉及鋪砂裝置，具體是一種地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、地質(zhì)構(gòu)造是指在地球的內(nèi)、外應(yīng)力作用下，巖層或巖體發(fā)生變形或位移而遺留下來的形態(tài)，構(gòu)造模擬實驗是研究自然界地質(zhì)構(gòu)造形成機理和演化過程的模擬實驗，通過擠壓、拉伸、走滑、底劈、構(gòu)造反轉(zhuǎn)、以及構(gòu)造同沉積過程的物理模擬實驗，通過實驗可研究外力和邊界條件的改變對構(gòu)造形態(tài)和構(gòu)造應(yīng)力場的影響，借此以探索應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，了解地質(zhì)構(gòu)造的展布規(guī)律、變化特征及發(fā)展過程。

2、在地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗時，需要根據(jù)鋪砂裝置將與地質(zhì)對應(yīng)的砂石一層層鋪設(shè)在實驗箱內(nèi)，在鋪砂時，需要模擬地質(zhì)構(gòu)造，但由于每層地質(zhì)構(gòu)造并非完全水平，有水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造以及斷裂構(gòu)造，現(xiàn)有的鋪砂裝置刮板多數(shù)僅能適應(yīng)水平構(gòu)造，導(dǎo)致在其鋪砂時，無法滿足傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造以及斷裂構(gòu)造的模擬。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置在鋪砂時不便適應(yīng)不同構(gòu)造的問題，本發(fā)明提供一種地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置及其使用方法，以解決上述的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置及其使用方法，包括操作臺，所述操作臺頂面對稱設(shè)置有橫向滑軌，兩個所述橫向滑軌頂面滑動設(shè)置有龍門架，所述龍門架內(nèi)部頂面設(shè)置有縱向滑軌，所述縱向滑軌側(cè)面滑動設(shè)置有伺服氣缸，所述伺服氣缸輸出端固定有鋪砂組件，所述操作臺頂面可拆分式設(shè)置有模擬砂箱；

4、所述鋪砂組件包括連接板、支撐板和出砂噴頭，所述伺服氣缸輸出端固定有連接板，所述連接板側(cè)邊底部固定有支撐板，所述支撐板頂面邊沿等距設(shè)置有若干個出砂管，每個所述出砂管貫穿至支撐板底部的一端皆固定有出砂噴頭，每個所述出砂管頂面皆設(shè)置有單向閥，每個所述單向閥頂面輸入口皆通過法蘭貫通固定有波紋伸縮導(dǎo)管，所述連接板遠離支撐板端底面設(shè)置有刮砂組件；

5、所述刮砂組件包括支撐框，所述支撐框固定在連接板底面，所述支撐框內(nèi)部轉(zhuǎn)動連接有轉(zhuǎn)動支桿，所述轉(zhuǎn)動支桿上等距可拆分式套接有刮板，每個所述支撐框側(cè)邊下部皆固定有伺服電機二，所述伺服電機二輸出桿皆轉(zhuǎn)動貫穿支撐框并固定在轉(zhuǎn)動支桿側(cè)面。

6、進一步地，所述橫向滑軌和縱向滑軌內(nèi)部皆設(shè)置有絲杠組件，所述橫向滑軌和龍門架上部側(cè)端皆設(shè)置有伺服驅(qū)動電機，用于驅(qū)動絲杠組件，且絲桿組件輸出端分別固定在龍門架底面和伺服氣缸側(cè)面。

7、進一步地，所述模擬砂箱包括透明箱體，所述操作臺頂面滑動放置有透明箱體，所述透明箱體底面對稱固定有定位卡板，所述操作臺頂面對稱開設(shè)有與定位卡板配合的定位卡槽，所述透明箱體側(cè)端中部固定有固定套，所述固定套內(nèi)部滑動插設(shè)有抽拉板，所述抽拉板貫穿至固定套下方的一端固定有限位插塊，所述操作臺頂面開設(shè)有與限位插塊配合的固定槽。

8、進一步地，所述龍門架設(shè)置為倒置的“u”型，且內(nèi)部寬度大于透明箱體，所述龍門架頂面固定有安裝支架，用于安裝砂石存料箱，所述安裝支架頂面位于伺服氣缸頂面上方，所述安裝支架內(nèi)部對稱等距開設(shè)有若干個螺栓固定孔。

9、進一步地，兩個所述定位卡板皆設(shè)置為倒置的t型，兩個所述定位卡槽靠近固定套的一端皆設(shè)置為開口式，所述透明箱體兩端皆對稱固定有把手，所述抽拉板設(shè)置為t型，所述限位插塊的寬度大于固定套內(nèi)部的寬度。

10、進一步地，每個所述波紋伸縮導(dǎo)管遠離單向閥的一端皆通過法蘭貫通連接在對應(yīng)砂石存料箱出料口，所述連接板頂面遠離波紋伸縮導(dǎo)管端頂面固定有滑桿，所述滑桿滑動插設(shè)在縱向滑軌內(nèi)絲杠組件輸出端內(nèi)部。

11、進一步地，所述出砂管環(huán)形排列在支撐板頂面，所述支撐板頂面中心位置處轉(zhuǎn)動設(shè)置有振動發(fā)生器，所述振動發(fā)生器輸出端固定有傳導(dǎo)桿，傳導(dǎo)桿遠離振動發(fā)生器的一端延伸至貼合在出砂管側(cè)壁上。

12、進一步地，所述振動發(fā)生器上方的連接板頂面安裝有伺服電機一，所述伺服電機一輸出桿轉(zhuǎn)動貫穿至連接板下方并固定在振動發(fā)生器頂面，所述振動發(fā)生器底面固定有轉(zhuǎn)桿，且轉(zhuǎn)桿通過軸承轉(zhuǎn)動連接在支撐板頂面，所述傳導(dǎo)桿遠離振動發(fā)生器的一端皆設(shè)置為與出砂管配合的弧形。

13、進一步地，每個所述刮板最下方底面皆位于支撐框和出砂噴頭底面下方，每個所述刮板的寬度皆大于支撐板的寬度，每個所述刮板遠離轉(zhuǎn)動支桿端邊沿皆設(shè)置為與地質(zhì)構(gòu)造配合的異形。

14、進一步地，一種地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置的使用方法，所述使用方法包括以下步驟：

15、步驟a，裝配砂石原料；

16、步驟a1，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的砂石種類，在安裝支架頂面排列放置對應(yīng)個數(shù)的砂石存料箱，并通過安裝支架內(nèi)部的固定孔和螺栓，將砂石存料箱固定在安裝支架頂面；

17、步驟a2，拉動波紋伸縮導(dǎo)管，將波紋伸縮導(dǎo)管逐個通過法蘭貫通固定在砂石存料箱出料口，拉動波紋伸縮導(dǎo)管排線時避免波紋伸縮導(dǎo)管交叉和彎折，并在砂石存料箱內(nèi)裝入對應(yīng)的砂石原料；

18、步驟a3，當(dāng)砂石種類個數(shù)少于單向閥個數(shù)時，將未連接有砂石存料箱出料口的波紋伸縮導(dǎo)管通過活塞封堵，并按壓收縮后在單向閥頂面；

19、步驟a4，當(dāng)砂石種類個數(shù)大于單向閥的個數(shù)時，先在砂石存料箱內(nèi)部裝入地質(zhì)構(gòu)造靠下層的砂石種類，在下層砂石鋪放完成，且該砂石存料箱內(nèi)部砂石排放完成后，加入靠上層的砂石種類；

20、步驟b，安裝模擬砂箱和刮砂組件；

21、步驟b1，拉動抽拉板，將限位插塊拉動至透明箱體側(cè)面，然后握持握桿，將定位卡板對齊插入定位卡槽內(nèi)部，即可將透明箱體滑動貼合推至操作臺頂面，推動至操作臺頂面對齊后，松開抽拉板，使得限位插塊下滑插入固定槽內(nèi)部，以此將透明箱體固定在操作臺頂面；

22、步驟b2，先根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造選擇對應(yīng)形狀的刮板，使得刮板異形側(cè)遠離轉(zhuǎn)動支桿側(cè)，并將刮板另一側(cè)的凸型卡塊，沿著轉(zhuǎn)動支桿外表面凸型槽的一端插入轉(zhuǎn)動支桿內(nèi)部；

23、步驟b3，逐個將轉(zhuǎn)動支桿外側(cè)的刮板組裝完成后，將轉(zhuǎn)動支桿對齊放入支撐框內(nèi)部，并將轉(zhuǎn)動支桿一端卡合套在伺服電機二輸出桿上的矩形凸塊上，將螺桿從轉(zhuǎn)動支桿另一端擰動至支撐框內(nèi)部，使得螺栓側(cè)端的插桿穿過支撐框插設(shè)在轉(zhuǎn)動支桿內(nèi)部，使得轉(zhuǎn)動支桿轉(zhuǎn)動套設(shè)在螺桿的插桿上，以此將轉(zhuǎn)動支桿和刮板組裝在支撐框內(nèi)部；

24、步驟c，打開鋪砂裝置進行鋪砂；

25、步驟c1，橫向滑軌和縱向滑軌側(cè)的驅(qū)動伺服電機以及伺服氣缸運行，以此帶動連接板移動時所需位置，然后打開對應(yīng)砂石的單向閥進行放料，放料過程中，龍門架和縱向滑軌的絲杠組件和伺服氣缸帶動對應(yīng)出砂噴頭移動，進行鋪砂；

26、步驟c2，鋪砂前，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的形狀，伺服電機二運行帶動轉(zhuǎn)動支桿轉(zhuǎn)動，將所需刮板轉(zhuǎn)動至最下方，龍門架和縱向滑軌的絲杠組件和伺服氣缸帶動出砂噴頭移動時，帶動支撐框移動，同時帶動刮板進行刮砂，將鋪下的砂石刮出所需形狀；

27、步驟c3，放料時，打開振動發(fā)生器，使得振動發(fā)生器運行帶動傳導(dǎo)桿振動，每打開一個單向閥，伺服電機一即運行帶動振動發(fā)生器轉(zhuǎn)動，以此將傳導(dǎo)桿帶動至對應(yīng)單向閥下方的出砂管側(cè)面，傳導(dǎo)桿將振動力傳導(dǎo)至出砂管上，通過出砂管和波紋伸縮導(dǎo)管接收到的振動力輔助砂石下料；

28、步驟c4，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造依次打開對應(yīng)砂石的單向閥，進行放料和鋪料，同時根據(jù)地貌將對應(yīng)刮板轉(zhuǎn)動至最下方進行刮料，在砂石用完后，及時向砂石存料箱內(nèi)加料或者換料，直至完成地質(zhì)構(gòu)造模擬；

29、步驟d，鋪砂完成后將模型取下；

30、步驟d1，透明箱體內(nèi)部砂石鋪放完成后，橫向滑軌內(nèi)絲桿組件運行將鋪砂組件和刮砂組件帶動至透明箱體側(cè)邊，同時伺服氣缸帶動鋪砂組件和刮砂組件向上移出透明箱體；

31、步驟d2，拉動抽拉板，帶動限位插塊移出固定槽內(nèi)部，使得限位插塊對透明箱體的限位解除，緩慢拉動握把，將透明箱體從操作臺上取出，取出過程中，使得透明箱體保持水平。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

33、1、本發(fā)明中，通過可轉(zhuǎn)動式組合刮板，在鋪砂時，可以根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造到的類型選擇對應(yīng)的刮板，以便每層砂石鋪下后將其刮動至指定形狀，解決了現(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實驗的鋪砂裝置在鋪砂時不便適應(yīng)不同構(gòu)造的問題，以此提高了鋪砂裝置的適用范圍。

34、2、本發(fā)明中，鋪砂時，配合若干個砂石出口，根據(jù)實驗時模擬的地質(zhì)類型，選擇每層的砂石種類打開對應(yīng)的出砂口，以此實現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)逐層砂石的堆放，進一步提高了鋪砂裝置的適用范圍。

35、3、本發(fā)明中，通過模擬砂箱的可拆分式設(shè)計，在實驗時，砂石鋪放完成后，可以將模擬砂箱從操作臺上取下，且可以根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬需要，選擇對應(yīng)尺寸的模擬砂箱。

36、4、本發(fā)明中，轉(zhuǎn)動支桿的可拆分式設(shè)計，使得鋪砂裝置在進行模擬實驗時，根據(jù)每種地質(zhì)構(gòu)造的特點，選擇對應(yīng)組合的刮板，同時，刮板的可單獨拆分式設(shè)計，可以調(diào)整每個組合上刮板的種類。