本申請涉及地震斷層模擬，尤其涉及一種產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法。
背景技術(shù)：
1、在巖土工程與地震斷層研究中，模擬具有特定傾角的正、逆斷層活動對評估地下結(jié)構(gòu)抗斷性能及地質(zhì)災害預警至關(guān)重要。傳統(tǒng)方法主要通過固定角度的機械裝置或分階段試驗模擬斷層錯動，存在顯著局限：其一，依賴預制多角度配件或頻繁更換試驗平臺，導致操作繁瑣、成本高昂，且難以動態(tài)調(diào)整位移比例以匹配復雜斷層產(chǎn)狀；其二，試驗中垂直與水平位移多為聯(lián)動控制，無法獨立調(diào)控，導致破裂面傾角誤差大，與理論模型偏差顯著；其三，試驗數(shù)據(jù)采集多依賴間接測量，難以實時追蹤破裂面擴展過程，限制了微觀損傷機制與宏觀破壞規(guī)律的關(guān)聯(lián)分析。此外，現(xiàn)有技術(shù)對斷層破碎帶寬度的模擬不足，削弱了試驗結(jié)果對實際工程的指導價值。因此，亟需一種基于位移矢量合成原理、能夠精準控制破裂面傾角并支持動態(tài)監(jiān)測的斷層模擬方法，以提升試驗精度與工程適用性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，能精準模擬不同傾角斷層活動，以提升斷層錯動效應研究的科學性與實用性，所述技術(shù)方案如下：
2、本申請?zhí)峁┮环N產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，使用錯動式斷層模擬試驗裝置，包括以下步驟：s1根據(jù)目標斷層傾角θ確定豎直位移z與水平位移x的矢量關(guān)系，滿足tanθ＝z/x；s2獨立控制所述裝置的升降氣缸和平動氣缸，分別輸入位移z和x，驅(qū)動升降模型箱和平動模型箱沿垂直與水平方向錯動；s3通過位移矢量的合成效應調(diào)控試驗土體破裂路徑，生成與θ匹配的傾斜貫通破裂面，模擬正斷層或逆斷層活動。
3、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，步驟s1中所述斷層傾角θ范圍為30°～80°，通過調(diào)整z與x的比例實現(xiàn)不同傾角的斷層模擬。
4、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，步驟s2中所述豎直位移z與水平位移x的分級加載比例為峰值強度的20％、30％、45％、60％、75％、90％。
5、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，步驟s3中通過監(jiān)測相機實時捕捉破裂面擴展過程，并同步記錄位移傳感器數(shù)據(jù)，分析破裂面傾角與理論θ值的偏差。
6、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，步驟s1還包括通過調(diào)整平動驅(qū)動臺的初始位置設(shè)定斷層破碎帶寬度，所述寬度與位移x呈線性相關(guān)。
7、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，所述試驗土體分層填筑并預埋工程模型，通過壓實模擬真實地層應力條件。
8、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，步驟s3中破裂面的擴展方向由合位移矢量主導，所述合位移矢量為z與x的矢量合成結(jié)果。
9、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，所述方法還包括基于試驗數(shù)據(jù)構(gòu)建剪切損傷模型，輸出臨界蠕變速率與破壞閾值指標。
10、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，所述方法通過驅(qū)動控制模塊動態(tài)調(diào)整z與x的加載速率，實現(xiàn)不同應力水平下破裂面的差異化發(fā)育。
11、例如，在一個實施例提供的所述產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法中，所述方法應用于庫岸巖質(zhì)邊坡、隧道穿越斷層帶的穩(wěn)定性評估，或地下工程抗斷結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證。
12、本申請一些實施例提供的一種產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法帶來的有益效果為：
13、(1)傾角精準控制：基于位移矢量合成原理(tanθ＝z/x)，獨立調(diào)控垂直位移(z)與水平位移(x)，動態(tài)生成與目標傾角θ(30°-80°)高度吻合的破裂面，無需改造裝置即可快速切換正/逆斷層模式。
14、(2)分級加載與漸進破壞：采用剪應力分級加載(20％-90％峰值強度)，結(jié)合位移參數(shù)的動態(tài)校準，確保破裂面沿合位移矢量方向漸進擴展，避免試樣突發(fā)性破壞。
15、(3)多維度動態(tài)監(jiān)測：通過監(jiān)測相機實時捕捉破裂面擴展形態(tài)，同步記錄位移傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)破裂傾角與理論值的實時比對與參數(shù)校準，為構(gòu)建高精度剪切損傷模型提供直接依據(jù)。
16、(4)工程場景適配性：支持斷層破碎帶寬度靈活設(shè)定(與位移x線性相關(guān))，并可預埋工程模型模擬真實地層條件，試驗結(jié)果直接服務于隧道穿越斷層、庫岸邊坡穩(wěn)定性評估等場景，優(yōu)化抗斷結(jié)構(gòu)設(shè)計效率。
17、(5)理論-實踐深度融合：基于試驗數(shù)據(jù)輸出臨界蠕變速率、破壞閾值等指標，構(gòu)建量化損傷模型，為地質(zhì)災害預警與工程加固方案提供科學依據(jù)，推動研究成果向工程實踐的快速轉(zhuǎn)化。
18、本申請突破了傳統(tǒng)方法在傾角控制、數(shù)據(jù)連續(xù)性及工程適用性方面的瓶頸，為斷層活動機制研究及工程防災設(shè)計提供了高精度、高效率的技術(shù)手段，具有重要的學術(shù)價值與廣泛應用前景。
1.一種產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，使用錯動式斷層模擬試驗裝置，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，步驟s1中所述斷層傾角θ范圍為30°～80°，通過調(diào)整z與x的比例實現(xiàn)不同傾角的斷層模擬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，步驟s2中所述豎直位移z與水平位移x的分級加載比例為峰值強度的20％、30％、45％、60％、75％、90％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，步驟s3中通過監(jiān)測相機實時捕捉破裂面擴展過程，并同步記錄位移傳感器數(shù)據(jù)，分析破裂面傾角與理論θ值的偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，步驟s1還包括通過調(diào)整平動驅(qū)動臺的初始位置設(shè)定斷層破碎帶寬度，所述寬度與位移x呈線性相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，所述試驗土體分層填筑并預埋工程模型，通過壓實模擬真實地層應力條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，步驟s3中破裂面的擴展方向由合位移矢量主導，所述合位移矢量為z與x的矢量合成結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，所述方法還包括基于試驗數(shù)據(jù)構(gòu)建剪切損傷模型，輸出臨界蠕變速率與破壞閾值指標。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，所述方法通過驅(qū)動控制模塊動態(tài)調(diào)整z與x的加載速率，實現(xiàn)不同應力水平下破裂面的差異化發(fā)育。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生具有傾角的正、逆斷層面的模擬方法，其特征在于，所述方法應用于庫岸巖質(zhì)邊坡、隧道穿越斷層帶的穩(wěn)定性評估，或地下工程抗斷結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證。