專(zhuān)利名稱(chēng)：智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)部門(mén)，在以地質(zhì)構(gòu)造形變?yōu)橹饕芯繉?duì)象的實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，針對(duì)各種類(lèi)型的巖石、巖層、構(gòu)造類(lèi)型及組合形式在各種應(yīng)力作用下的形變規(guī)律進(jìn)行研究的一種實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
以前，再現(xiàn)與研究分析地質(zhì)構(gòu)造形變過(guò)程的手段基本是手工方法，沒(méi)有定型的地質(zhì)構(gòu)造物理模型，不能對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行控制，不能對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行定量分析，試驗(yàn)缺乏重復(fù)性和可操作性。為了解決上述問(wèn)題，提出本實(shí)用新型智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的第一目的是要提出能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型。
本實(shí)用新型的第二目的是要提出能夠模擬地層變形的平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型。
本實(shí)用新型的第三目的是要提出能夠模擬地層變形的平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型。
本實(shí)用新型的第四目的是要提出能夠模擬地層變形的平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型。
本實(shí)用新型的第五目的是要提出能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)。
本實(shí)用新型的第六目的是要提出能夠?qū)δM地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的方法和技術(shù)措施。
按照本實(shí)用新型的第一目的所提出能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型，其基本構(gòu)成包括一個(gè)介質(zhì)底板、兩個(gè)介質(zhì)加力塊、兩塊觀察板、恒溫注油罐及其結(jié)構(gòu)框架。其工作原理是在介質(zhì)底板上和觀察板之間鋪上多層介質(zhì)，通過(guò)通用工作平臺(tái)的動(dòng)力單元對(duì)介質(zhì)加力板施加拉力或壓力作用于多層介質(zhì)上，即可模擬出多層地層在單純拉力或壓力作用下的變形，如果通過(guò)注油管路驅(qū)動(dòng)恒溫油罐中的高溫油注入多層介質(zhì)，即可模擬地下火山噴發(fā)和巖漿底辟侵入等構(gòu)造變形。
按照本實(shí)用新型的第二目的所提出能夠模擬地層變形的平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型，包括一個(gè)平面拉壓底板、兩個(gè)U型加力板、兩個(gè)定位塊及其結(jié)構(gòu)框架。其工作原理是在平面拉壓底板上鋪上模擬介質(zhì)，通過(guò)動(dòng)力單元對(duì)U型加力板施加拉力或壓力作用于介質(zhì)上，即可模擬出地層在拉力或壓力作用下的平面變形。
按照本實(shí)用新型的第三目的所提出能夠模擬地層變形的平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型。其基本構(gòu)成包括一個(gè)箱體、一個(gè)固定剪切板、一活動(dòng)剪切板、一個(gè)加力板、定位彈簧組及側(cè)壓板、加力桿及其結(jié)構(gòu)框架。其工作原理是固定剪壓板和活動(dòng)剪壓板構(gòu)成一對(duì)剪壓副，放在箱體中，一組側(cè)壓彈簧與側(cè)壓板相聯(lián)系，形成的彈力作用于側(cè)板上，使活動(dòng)剪壓板與固定剪壓板在實(shí)驗(yàn)中形成一對(duì)剪壓副，當(dāng)模擬介質(zhì)鋪置在剪壓副的平面上，通用工作平臺(tái)的動(dòng)力單元傳遞的力作用于加力桿上，推動(dòng)活動(dòng)剪壓板成某一剪切角沿固定剪壓板斜邊運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了模擬地層在壓力作用下成某一角度的剪切變形。
按照本實(shí)用新型的第四目的所提出能夠模擬地層變形的平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型。其基本構(gòu)成包括滑動(dòng)拉力板、固定拉力板、圓形剪切副、定位聯(lián)動(dòng)環(huán)、轉(zhuǎn)角調(diào)整與定位單元和平面剪拉支撐結(jié)構(gòu)框架。其工作原理是在實(shí)驗(yàn)中先把聯(lián)動(dòng)環(huán)放在圓形剪切副環(huán)形槽中，松開(kāi)定位螺釘，給定步進(jìn)電機(jī)一定的脈沖數(shù)，則可使圓形剪切副成某一確定的剪切角，然后鎖緊定位螺釘，圓形剪切副的一半與滑動(dòng)拉力板相連，另一半與固定拉力板型相連，移去定位聯(lián)動(dòng)環(huán)，把實(shí)驗(yàn)介質(zhì)放在圓形剪切副上，通用工作平臺(tái)的動(dòng)力單元傳遞的力作用于加力桿上，推動(dòng)滑動(dòng)拉力板運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)聯(lián)接其上的圓形剪切副的一半運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了地層在拉力作用下沿某一角度的剪切與拉伸復(fù)合變形。
按照本實(shí)用新型的第五目的所提出能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)，如上所述的層面拉壓模型、平面拉壓模型、平面剪拉模型、平面剪壓模型均可在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使得儀器結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)驗(yàn)操作方便。其基本構(gòu)成包括由平流泵、動(dòng)力液缸、開(kāi)關(guān)閥、三通控制閥和管路組成的一個(gè)具有液壓控制功能的動(dòng)力單元。液壓控制回路安裝在工作臺(tái)上，為各種模型的實(shí)驗(yàn)提供拉壓剪切動(dòng)力。其工作原理是通過(guò)接通或關(guān)斷控制回路中相應(yīng)的開(kāi)關(guān)閥、三通控制閥即可實(shí)現(xiàn)油缸活塞的靜止、正向或反向運(yùn)動(dòng)?；芈分邪惭b有壓力傳感器和位移傳感器，用來(lái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中構(gòu)造物理模型的受力大小和變形大小。
按照本實(shí)用新型的第六目的所提出能夠?qū)δM地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的方法和技術(shù)措施。其基本構(gòu)成主要包括中央處理器、圖像采集單元、攝像頭、壓力傳感器、位移傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)電源、溫度傳感器、數(shù)值輸入/輸出單元、數(shù)據(jù)和命令輸入輸出單元及其應(yīng)用軟件。其工作原理是實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)數(shù)據(jù)和命令輸入輸出單元輸入有關(guān)的數(shù)據(jù)和命令，經(jīng)中央處理器處理后使數(shù)值輸入/輸出單元為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)提供脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和靜止，達(dá)到剪切角度的自動(dòng)調(diào)整和控制。位移，載荷，溫度等參數(shù)可通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和中央處理器實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)采集與處理，并可在屏幕上觀察參數(shù)的變化趨勢(shì)，全部實(shí)驗(yàn)參數(shù)均可以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式打印輸出。攝像頭將圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集單元，經(jīng)編碼后送到中央處理器在相應(yīng)的圖形采集軟件支持下進(jìn)行采集與處理，可在屏幕上進(jìn)行過(guò)程觀察，或?qū)δ骋贿^(guò)程點(diǎn)進(jìn)行照相，照相可以數(shù)據(jù)文件的形式保存，生動(dòng)逼真地再現(xiàn)了地質(zhì)構(gòu)造的演化過(guò)程?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)泵的流量實(shí)現(xiàn)變形量的控制。溫度和壓力均可由中央處理器控制。
實(shí)驗(yàn)中的圖像與數(shù)據(jù)的采集處理，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制均在其應(yīng)用軟件的支持下完成。應(yīng)用軟件采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)和模塊化設(shè)計(jì)方法，用VB6.0編寫(xiě)編譯而成，能完成參數(shù)測(cè)量要求的傳感器零點(diǎn)校正，壓力、位移、溫度參數(shù)的采集和實(shí)時(shí)顯示，測(cè)量值的計(jì)算，曲線(xiàn)繪制，能完成原始數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)的輸入，并與采集的參數(shù)和處理后的數(shù)據(jù)以磁盤(pán)文件形式長(zhǎng)期保存，能打印輸出有關(guān)的測(cè)試報(bào)告，具有操作提示，系統(tǒng)自檢，錯(cuò)誤操作處理功能。
本實(shí)用新型智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的有益效果是，可廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)部門(mén)，在以地質(zhì)構(gòu)造形變?yōu)橹饕芯繉?duì)象的實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，針對(duì)各種類(lèi)型的巖石、巖層、構(gòu)造類(lèi)型及組合形式在各種應(yīng)力作用下的形變規(guī)律進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)地球的各種形變做不同尺寸的物理模擬，研究各種構(gòu)造現(xiàn)象的形成過(guò)程，觀察它們?cè)谧冃芜^(guò)程中各階段所表現(xiàn)的形態(tài)特征，以及邊界條件、材料性質(zhì)、深度與壓力之間的關(guān)系，在本實(shí)用新型上所進(jìn)行的構(gòu)造物理摸擬實(shí)驗(yàn)對(duì)于解釋和論證不同類(lèi)型構(gòu)造的成因機(jī)制有重要的意義和研究?jī)r(jià)值。


本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理、基本結(jié)構(gòu)及其實(shí)施例還可以通過(guò)附圖詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第一目的所提出能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。
圖2是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第二目的所提出能夠模擬地層變形的平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。
圖3是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第三目的所提出能夠模擬地層變形的平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。
圖4是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第四目的所提出能夠模擬地層變形的平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。
圖5是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的所提出能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)的原理圖。
圖6是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第六目的所提出能夠?qū)δM地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的方法和技術(shù)措施的原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第一目的所提出能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。該模型由模型框架左側(cè)板1、加力板2、觀察窗3、注油管路4、介質(zhì)底板5、恒溫加熱罐6、拉筋7、模型框架右側(cè)板8、溫控單元10和裙板9組成。模型框架左側(cè)板1和模型框架右側(cè)板8固定在介質(zhì)底板5的左右兩邊，模型框架左側(cè)板1和模型框架右側(cè)板8之間用兩根拉筋7連接，使得模型框架左側(cè)板1與介質(zhì)底板5，拉筋7，模型框架右側(cè)板8形成穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)。兩個(gè)加力板2夾在觀察窗3之間，通過(guò)模型框架左側(cè)板1和模型框架右側(cè)板8上的卡槽固定。模型框架左側(cè)板1和模型框架右側(cè)板8上開(kāi)有一矩形孔，尺寸d為30mm，h為250mm，兩個(gè)加力板2可通過(guò)這個(gè)矩形孔導(dǎo)向并受觀察窗3的約束在介質(zhì)底板5上滑動(dòng)。介質(zhì)底板5的底部安裝有恒溫加熱罐6，可通過(guò)圖5所示的通用工作平臺(tái)液壓控制單元對(duì)恒溫加熱罐6注油，其溫度的高低由溫控單元10通過(guò)中央處理器進(jìn)行控制，溫度控制范圍在0-200℃。
參見(jiàn)圖2所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第二目的所提出能夠模擬地層變形的平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。該模型由定位塊11、U型加力板12、平面拉壓底板13、軸承14和平面拉壓框架15組成。U型加力板12底邊安裝有兩個(gè)軸承14，可在平面拉壓底板13上滑動(dòng)，U型加力板12兩邊的凸臺(tái)卡在平面拉壓底板13的邊緣上與定位塊11共同對(duì)U型加力板22進(jìn)行約束和導(dǎo)向，圖5所示的通用工作平臺(tái)工作液缸傳遞的力作用于U型加力板12上，即可實(shí)現(xiàn)模擬地層變形的平面拉壓物理模擬實(shí)驗(yàn)。
參見(jiàn)圖3所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第三目的所提出能夠模擬地層變形的平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。該模型由箱體16、固定剪切板17、側(cè)壓板18、側(cè)壓彈簧19、活動(dòng)剪壓板20、加力板21、加力桿22、橫向滾動(dòng)軸承23和平面剪壓框架24構(gòu)成。固定剪壓板17和活動(dòng)剪壓板20構(gòu)成一對(duì)剪壓副，放在箱體16中，一組側(cè)壓彈簧19與側(cè)壓板18相聯(lián)系，形成的彈力作用于活動(dòng)剪壓板20的側(cè)板上，使活動(dòng)剪壓板20與固定剪壓板17在實(shí)驗(yàn)中形成剪壓副；圖5所示的通用工作平臺(tái)工作液缸傳遞的力作用于加力桿22上，推動(dòng)活動(dòng)剪壓板20沿固定剪壓板17成α度剪切角的斜邊運(yùn)動(dòng)；加力桿22的一端安裝有一個(gè)橫向滾動(dòng)軸承23，可在加力板21上的橫向移位補(bǔ)償槽中滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了當(dāng)加力桿22沿軸線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)剪壓板20沿固定剪壓板17成α度剪切角的斜邊方向的運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)剪壓板20與固定剪壓板17形成的剪壓副，其剪切角α按3°、5°、10°、15°、30°、45°配置，或根據(jù)需要成任意角配置。
參見(jiàn)圖4所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第四目的所提出能夠模擬地層變形的剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型的原理及其結(jié)構(gòu)圖。該模型由固定拉力板25、底板26、剪切板27、聯(lián)動(dòng)環(huán)28、平鍵29、步進(jìn)電機(jī)30、定位塊31、活動(dòng)拉力板32、定位條33、剪拉框架34、加力塊35和定位螺釘36組成。剪切板27為兩半圓形成一對(duì)圓形剪切副，其上可固定兩個(gè)定位塊31，在剪切板27上開(kāi)有一環(huán)形槽，聯(lián)動(dòng)環(huán)28放在該環(huán)形槽中，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與圓形剪切副的一半平鍵29固定，它的定子與活動(dòng)拉力板32固定，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)圓形剪切副的聯(lián)動(dòng)，形成圖中所示的剪切角α，剪切角α≤45°，剪切角精確度為0.5°；剪切板27的兩半圓上分別開(kāi)有兩個(gè)環(huán)形孔，通過(guò)定位螺釘36分別與活動(dòng)拉壓力板32和固定拉壓力板25連接，活動(dòng)拉力板32為一矩形板，通過(guò)定位條33在底板26的橫向定位，活動(dòng)拉壓力板31可在底板26的縱向上移動(dòng)。將實(shí)驗(yàn)介質(zhì)鋪在兩半圓形成一對(duì)圓形剪切副上，圖5所示的通用工作平臺(tái)工作液缸傳遞的力作用于加力塊35，帶動(dòng)活動(dòng)拉壓力板31在底板26的縱向上移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)模擬地層變形的平面剪拉物理模擬實(shí)驗(yàn)。
參見(jiàn)圖5所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第五目的所提出能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)的原理和結(jié)構(gòu)圖。通用工作平臺(tái)包括油箱37、平流泵38、注液閥39、壓力傳感器40、三通閥41、定位條42、管線(xiàn)43、三通閥44、工作臺(tái)柜45、右動(dòng)力液缸46、三通閥47、位移傳感器48、接頭49、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?0、三通閥51和左動(dòng)力液缸52。工作臺(tái)柜45為柜式結(jié)構(gòu)，左動(dòng)力液缸52和右動(dòng)力液缸47布置在工作臺(tái)柜45的臺(tái)面上，三通閥41、三通閥44、三通閥47、三通閥51和注液閥39布置在工作臺(tái)柜45的面板上，平流泵38和油箱37放在控制臺(tái)柜體內(nèi)，通過(guò)管線(xiàn)43把他們有效連接。關(guān)閉注液閥39，三通閥41、44、47、51接通到“+”，即可使左動(dòng)力液缸52和右動(dòng)力液缸46的活塞對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ问┘油瑯哟笮〉膲毫?，三通閥41、44、47、51接通到“-”，即可使左動(dòng)力液缸52和右動(dòng)力液缸46的活塞對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ问┘油瑯哟笮〉睦Γㄩy41、51接通到中間位即可使左動(dòng)力液缸52的活塞靜止，三通閥44、47接通到中間位即可使右動(dòng)力液缸46的活塞靜止。可打開(kāi)注油閥39通過(guò)平流泵38向圖1所式的層面拉壓模型的恒溫加熱罐6注油。定位條42通過(guò)螺釘與工作臺(tái)柜45連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募s束。壓力傳感器40安裝在平流泵38的出口管路上，通過(guò)測(cè)量管路中的壓力即可換算出作用于實(shí)驗(yàn)介質(zhì)上的力的大小，壓力傳感器的量程0-2.5MPa，精度0.2％。位移傳感器48的觸頭與油缸活塞桿聯(lián)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量液缸活塞的位移即可換算出實(shí)驗(yàn)介質(zhì)的變形量，位移傳感器的量程0-100mm，精度0.1％。工作平臺(tái)可提供的剪切與拉伸(壓縮)位移速度為10-100mm/h；剪切與拉伸(壓縮)載荷≤200KN；最大變形量為200mm；液缸行程為120mm；耐壓20MPa。
包括平面剪拉模型、平面剪壓模型、平面拉壓模型、層面拉壓模型和通用工作平臺(tái)有相同的公共尺寸L和尺寸H。
參見(jiàn)圖6所示的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的第六目的所提出的能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的方法和技術(shù)措施的原理圖。主要包括中央處理器53、圖像采集單元54、攝像頭55、壓力傳感器56、位移傳感器57、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元58、步進(jìn)電機(jī)59、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊60、步進(jìn)電機(jī)電源61、數(shù)值輸入/輸出單元62、數(shù)據(jù)和命令輸入輸出單元63及其應(yīng)用軟件。攝像頭55將圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集單元54，經(jīng)編碼后送到中央處理器53進(jìn)行采集與處理。壓力傳感器56，位移傳感器57將其信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元58，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到中央處理器53進(jìn)行采集與處理。通過(guò)數(shù)據(jù)和命令輸入輸出單元63輸入有關(guān)的數(shù)據(jù)和命令，經(jīng)中央處理器53處理后，經(jīng)過(guò)數(shù)值輸入/輸出單元62，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊60驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)59提供脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和靜止。步進(jìn)電機(jī)電源61為步進(jìn)電機(jī)59提供工作電流。
實(shí)驗(yàn)中的圖像與數(shù)據(jù)的采集處理，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制均在其應(yīng)用軟件的支持下完成。應(yīng)用軟件采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)和模塊化設(shè)計(jì)方法，用VB6.0編寫(xiě)編譯而成，其功能模塊包括系統(tǒng)調(diào)試模塊、參數(shù)輸入模塊、零點(diǎn)校正模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、圖像采集模塊、實(shí)時(shí)顯示模塊、數(shù)據(jù)存取模塊和打印輸出模塊。
以上詳細(xì)敘述了本實(shí)用新型的基本思想及圖示實(shí)施例，熟悉本技術(shù)的人，在不背離本實(shí)用新型的精神下可以對(duì)本實(shí)用新型做出許多變更，因此要使本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由附加的權(quán)利要求書(shū)及其等同物來(lái)確定。
權(quán)利要求1.一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于該實(shí)驗(yàn)裝置由能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型和平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型，能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)，能夠?qū)δM地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行采集與處理的硬件及其應(yīng)用軟件構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠模擬地層變形的層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型，由模型框架左側(cè)板、模型框架右側(cè)板、兩根拉筋、注油管路、介質(zhì)底板、恒溫加熱罐、兩個(gè)介質(zhì)加力塊和兩塊觀察板及其層面結(jié)構(gòu)框架構(gòu)成；模型框架左側(cè)板和模型框架右側(cè)板固定在介質(zhì)底板的左右兩邊，之間用兩根拉筋連接，使得模型框架左側(cè)板與介質(zhì)底板，拉筋和模型框架右側(cè)板形成穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)；兩個(gè)加力板夾在觀察板之間，通過(guò)模型框架左側(cè)板和模型框架右側(cè)板上的卡槽固定；模型框架左側(cè)板和模型框架右側(cè)板上開(kāi)有一矩形孔，尺寸d為30mm，h為250mm；兩個(gè)加力板可通過(guò)這個(gè)矩形孔導(dǎo)向并受觀察板的約束在介質(zhì)底板上滑動(dòng)；介質(zhì)底板的底部安裝有恒溫油罐，可通過(guò)通用工作平臺(tái)的液壓控制單元對(duì)恒溫油罐注油，其溫度的高低由溫控單元進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠模擬地層變形的平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型，該模型由定位塊、U型加力板、平面拉壓底板和模型框架組成；U型加力板底邊安裝有兩個(gè)軸承，可在平面拉壓底板上滑動(dòng)，U型加力板兩邊的凸臺(tái)卡在平面拉壓底板的邊緣上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠模擬地層變形的平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型，該模型由箱體、固定剪切板、側(cè)壓板、側(cè)壓彈簧、活動(dòng)剪切板、加力板、加力桿及框架構(gòu)成；固定剪壓板和活動(dòng)剪壓板構(gòu)成一對(duì)剪壓副，放在箱體中，一組側(cè)壓彈簧與側(cè)壓板相聯(lián)系，形成的彈力作用于側(cè)板上，使活動(dòng)剪壓板與固定剪壓板在實(shí)驗(yàn)中形成剪壓副；加力桿的一端安裝有一個(gè)橫向滾動(dòng)軸承；活動(dòng)剪壓板與固定剪壓板形成的剪壓副，其剪切角按3°、5°、10°、15°、30°、45°配置，或根據(jù)需要成任意角配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠模擬地層變形的平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型，該模型由底板、活動(dòng)拉力板、圓形剪切副、定位聯(lián)動(dòng)環(huán)、步進(jìn)電機(jī)、定位塊、定位螺釘、平面剪拉支撐結(jié)構(gòu)框架組成；圓形剪切副上開(kāi)有一環(huán)形槽，聯(lián)動(dòng)環(huán)可放在該環(huán)形槽中，其上可固定兩個(gè)定位塊，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與圓型剪切副的一半固定，它的定子與活動(dòng)拉力板固定；松開(kāi)定位螺釘，給定步進(jìn)電機(jī)一定的脈沖數(shù)，則可使剪切副成某一確定的剪切角，最大剪切角≤45°，剪切角精確度0.5°；圓形剪切副的兩半圓上還分別開(kāi)有兩個(gè)環(huán)形孔，通過(guò)定位螺釘分別與活動(dòng)拉力板和固定拉力板連接；活動(dòng)拉力板通過(guò)定位條在底板的橫向定位，活動(dòng)拉壓力板可在底板的縱向上移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模型實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)，該工作平臺(tái)由平流泵、油箱、左動(dòng)力液缸、右動(dòng)力液缸、壓力傳感器、位移傳感器、三通閥、控制臺(tái)、開(kāi)關(guān)閥、管線(xiàn)和定位條組成；左動(dòng)力液缸和右動(dòng)力液缸布置在控制臺(tái)的臺(tái)面上，三通閥和開(kāi)關(guān)閥布置在控制臺(tái)的面板上，平流泵和油箱放在控制臺(tái)柜體內(nèi)，通過(guò)管線(xiàn)把它們有效連接；層面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型均可在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；由平流泵，動(dòng)力液缸，開(kāi)關(guān)閥，三通控制閥和管路組成的一個(gè)液壓控制回路，為各種模型的實(shí)驗(yàn)提供拉壓、剪切動(dòng)力；通過(guò)接通或關(guān)斷開(kāi)管閥、三通閥到相應(yīng)的管路即可實(shí)驗(yàn)油缸活塞的靜止、正向或反向運(yùn)動(dòng)；壓力傳感器安裝在泵的出口管路上，位移傳感器的觸頭與油缸活塞聯(lián)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的能夠?qū)δM地層變形的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行采集與處理的硬件及其應(yīng)用軟件，硬件主要包括中央處理器、圖像采集單元、攝像頭、壓力傳感器、位移傳感器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)電源、溫度傳感器、數(shù)值輸入/輸出單元、數(shù)據(jù)和命令輸入輸出單元。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)部門(mén)，在以地質(zhì)構(gòu)造形變?yōu)橹饕芯繉?duì)象的實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中，針對(duì)各種類(lèi)型的巖石、巖層、構(gòu)造類(lèi)型及組合形式在各種應(yīng)力作用下的形變規(guī)律進(jìn)行研究的一種智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括能夠模擬地層變形的層面實(shí)驗(yàn)物理拉壓模型、平面拉壓實(shí)驗(yàn)物理模型、平面剪拉實(shí)驗(yàn)物理模型、平面剪壓實(shí)驗(yàn)物理模型，能夠?yàn)槟M地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)提供動(dòng)力和變形測(cè)量的通用工作平臺(tái)，能夠?qū)δM地層變形的地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的受力和變形進(jìn)行量化的數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行采集和處理的方法和技術(shù)措施及其應(yīng)用軟件。模型的模擬變形量為0－200mm，模擬載荷 ≤200KN，模擬剪切應(yīng)力角按3°、5°、10°、15°、30°、45°規(guī)格配置或根據(jù)需要成任意角配置。利用本實(shí)用新型智能化多功能地質(zhì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)地球的各種形變做不同尺寸的物理模擬，研究各種構(gòu)造現(xiàn)象的形成過(guò)程，觀察它們?cè)谧冃芜^(guò)程中各階段所表現(xiàn)的形態(tài)特征，以及邊界條件、材料性質(zhì)、深度與壓力之間的關(guān)系，所進(jìn)行的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)于解釋和論證不同類(lèi)型構(gòu)造的成因機(jī)制有重要的意義和研究?jī)r(jià)值。
文檔編號(hào)G09B25/00GK2638170SQ0324635
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者趙仕俊, 李曉東, 赫慶坤, 張小明 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(華東)石油儀器儀表研究所