[发明专利]一种可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统

权利要求书

1.一种可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，包括：

复杂级配颗粒筛分装置，用于制备复杂级配颗粒的断层破碎带相似模拟材料；

断层粘滑错动模拟实验装置，用于根据所述断层破碎带相似模拟材料模拟现场断层破碎带所受的实际应力条件和突水情况。

2.如权利要求1所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，所述复杂级配颗粒筛分装置通过滚筒筛选机能筛选所需孔径大小的颗粒，然后根据颗粒级配进行物料配比计量和混合胶结，进行岩性参数的检验鉴定并不断调整配比，得到符合预期的颗粒级配的断层破碎带相似模拟材料。

3.如权利要求2所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，所述复杂级配颗粒筛选装置用于筛选不同粒径大小的颗粒；当砂子等颗粒从进料口传送带传输进入滚筒筛选机；按网孔粒径从小到大四个网状滚筒从左到右排列，滚筒顺时针旋转；小颗粒先通过小网孔，大颗粒后通过大网孔，分别落入各粒径范围的出料口传送带上，经传送带传输至收集箱，至此颗粒根据粒径范围初步筛选完成；在物料配比计量装置上根据断层实地考察或实验设计得到不同配比的物料，在物料混合装置进行搅拌混合成样，得到所需级配的断层破碎带相似模型；所述相似模型进行岩性参数鉴定，通过无量纲数检验用以判断相似模型的强度是否符合要求；不断调整颗粒级配，直至满足相似模拟所需。

4.如权利要求3所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，所述无量纲数为：γL/σ_t、σ_c/σ_t、E/σ_t、ν和μ，其中，L为长度，σ为应力，σ_c为抗压强度，σ_t为抗拉强度，K_IC为断裂韧性，E为弹性模量，v为泊松比，μ为摩擦系数。

5.如权利要求4所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，所述相似模型通过ATSM实验进行岩性参数鉴定。

6.如权利要求5所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，断层粘滑错动模拟实验装置，根据断层倾角切开基岩得到断层上盘和下盘并固定在实验系统腔体内，将混合的断层破碎带相似模拟材料置于断层破碎带中恒温养护；将柱体塞入基岩和断层破碎带中心，养护完后抽出以模拟巷道；可调节挡板设置成断层倾角后固定，当断层上盘加载装置向上加载时使断层上盘沿断层倾角方向发生粘滑错动；同时通过围压加载装置对断层模型整体施加水平方向围压，断层下盘由于固定装置固定不产生位移，形成断层模型相似模拟的边界条件；通过注水管路注水使断层破碎带模型处于相似模拟所需水压环境；通过应力、应变传感器、水压传感器监测记录断层粘滑错动失稳演化的全过程，当断层发生破坏时停止实验。

7.如权利要求6所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，根据实际断层和应力相似比ζ确定相似实验应力和水压，对相似模型加压至目标应力，通过注水管路注水至目标水压，确保相似模型的边界条件满足模拟所需。

8.如权利要求7所述的可模拟断层复杂级配颗粒破碎带的粘滑错动实验系统，其特征在于，采用50℃恒温养护一周再抽出柱体以形成所述巷道。