[发明专利]一种砂箱物理模拟实验装置及其模拟实验方法

权利要求书

1.一种砂箱物理模拟实验装置，其包括驱动模块、模型承托模块、走滑底板（3）、倾滑底板（4），驱动模块包括走滑底板驱动装置和倾滑底板驱动装置，其特征在于：这种砂箱物理模拟实验装置还包括计算机（21），走滑底板驱动装置是包括步进电机（15）、无牙螺杆（13）、梯牙螺杆（17）、减速箱（16）、指示灯（18），步进电机（15）通过减速箱（16）连接梯牙螺杆（17），无牙螺杆（13）与梯牙螺杆（17）同方向平行设置，无牙螺杆（13）固定在固定连接部件（14）上，梯牙螺杆（17）从固定连接部件（14）中穿出；倾滑底板驱动装置是由液压缸（19）设置在倾滑底板（4）与实验台底座（22）之间构成，液压缸（19）上端与倾滑底板（4）铰接，液压缸（19）下端与实验台底座（22）通过直线导轨（2）滑动连接；模型承托模块包括实验台、所述直线导轨（2），实验台由实验台底座（22）连接在实验台支架（1）一侧构成，所述直线导轨（2）设置在实验台底座（22）上；走滑底板（3）水平设置于实验台支架（1）上，走滑底板（3）的下底面通过穿过实验台架（1）的无牙螺杆（13）固定；倾滑底板（4）水平设置于走滑底板（3）的一侧，倾滑底板（4）上设置角度标尺（9），倾滑底板（4）通过液压合页（11）设置有倾滑翻板，走滑底板（3）通过液压合页（11）设置有走滑翻板，倾滑翻板与走滑翻板对应设置；步进电机（15）、液压缸（19）均连接计算机（21），计算机（21）控制走滑底板（3）和倾滑底板（4）的运动。

2.根据权利要求1所述的砂箱物理模拟实验装置，其特征在于：所述的滑底板驱动装置的步进电机（15）通过电机底座（12）设置，电机底座（12）为空心框体，电机底座（12）垂向中部平行钻两个孔洞，两个孔洞相对于电机底座（12）的中心线对称，两个孔洞内壁均抛光，所述无牙螺杆（13）有两个，两个无牙螺杆（13）平穿过两个孔洞，走滑底板（4）下底面通过环形卡扣（5）固定在无牙螺杆（13）上。

3.根据权利要求2所述的砂箱物理模拟实验装置，其特征在于：所述的液压缸（19）上端焊接固定在倾滑底板（4）的中心位置，液压缸（19）通过带夹具（8）的滑块（20）设置在所述的直线导轨（2）上，该直线导轨（2）两侧各设置一条直线导轨（2），倾滑底板（4）通过底面四个支撑杆接头（6）分别连接一个气弹簧支撑杆（7），每个气弹簧支撑杆（7）另一端通过带夹具（8）的滑块（20）设置在两侧的直线导轨（2）上。

4.根据权利要求3所述的砂箱物理模拟实验装置，其特征在于：所述的倾滑底板（4）与其翻板之间的夹角变化范围为30°～90°，进行多期不同性质位移变形场的叠加。

5.根据权利要求4所述的砂箱物理模拟实验装置，其特征在于：所述的角度标尺（9）为不锈钢材质，是半圆形的，其一端固定在倾滑底板（4）上，另一端自由端具有伸缩部。

6.一种权利要求5所述的砂箱物理模拟实验装置的模拟实验方法，其特征在于：第一步，根据盆地内断裂的实际规模，按照1：10⁵比例缩小得出走滑底板和倾滑底板的尺寸，根据实际的盆地内先存断裂的性质，调整倾滑底板（4）与走滑底板（3）的相对位置，再根据实际先存断裂的产状设置倾滑底板（4）与翻板（10）之间的夹角；

第二步，根据材料相似性原理，用干燥的松散白色石英砂，白色石英砂粒径为50～80目，模拟能干性较强的岩层、硅胶SGM36模拟能干性较弱的岩层，按照模拟的实际含油气盆地沉积地层厚度将松散的白色石英砂和硅胶铺设在预设的走滑底板和倾滑底板上；

第三步，用计算机（21）控制梯牙螺杆（17）的旋转速度、方向、液压缸（19）的伸缩速度以及实验进行时间，使走滑底板（3）发生剪切位移或使倾滑底板（4）发生倾滑位移，变形期间可继续向实验体中添加石英砂模拟同沉积过程，或者用吹风机去除一部分石英砂模拟剥蚀过程；实验进行过程中每隔一定时间拍照记录并铺设标志层；

第四步，实验结束后用喷壶对实验结果砂体喷水，使实验结果砂体浸透，待实验结果砂体定型后，切割实验结果砂体观察内部剖面现象，进行实验记录和总结，得出实验结果。