一种综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法

1.一种综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，利用岩块砌筑结构面下盘岩体（3）和上盘岩体（4），在下盘岩体（3）和上盘岩体（4）之间设置模拟断层结构作为试验模型，利用试验模型进行地质力学模型试验，其特征在于，模拟断层结构包括塑性软料（1）和薄膜材料（2），所述模拟断层结构的制备包括以下步骤：S1、制备塑性软料（1）和薄膜材料（2）塑性软料（1）由重晶石粉、机油和高分子材料配比制作，制作多组不同机油含量的塑性软料试件，每组包含多个塑性软料试件；薄膜材料（2）根据试验中断层摩擦系数f作初步选择，并将材料裁剪为预定形状和尺寸；S2、计算变形模量E及抗剪断强度将薄膜材料（2）粘贴在塑性软料试件的上表面，对塑性软料试件和薄膜材料（2）的组合块体分别进行单轴压缩试验和剪切试验，获得组合块体的平均变形模量E及平均抗剪断强度，平均变形模量E及平均抗剪断强度与原型参数相似，则采用该薄膜材料，与原型参数不相似，则重新选择薄膜材料或塑性软料进行试验；S3、塑性软料与薄膜组合模拟断层结构模型砌筑顺序为从下游远区向上游砌筑，砌筑断层时先在下盘岩体（3）侧夯填或敷填上塑性软料（1），将薄膜材料（2）错缝粘贴在塑性软料（1）与上盘岩体（4）的接触面上，粘贴好后砌筑上盘岩体（4）。 2.根据权利要求1所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，步骤S2进行剪切试验时，先计算出断层材料的摩擦系数及粘聚力，利用相似关系计算出模型中断层所受正应力，并将计算结果带入摩尔-库伦公式计算出断层材料的抗剪断强度；对多组组合块体进行单轴压缩及剪切试验，从中选择出能够同时满足断层变形相似及抗剪断强度相似要求的组合块体，当变形相似与抗剪断相似无法同时满足时，以满足模型抗剪断强度相似要求为主。 3.根据权利要求1所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，步骤S3中砌筑的模型中带宽>1cm的断层，将塑性软料压制为小块体，采用夯填法砌筑，对于带宽在1mm-1cm之间的断层，采用敷填法砌筑。 4.根据权利要求3所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，模拟的断层带宽>1cm时，塑性软料（1）搅拌均匀后倒入模具制成小块体；模拟的断层带宽在1mm至1cm范围内时，塑性软料（1）混合均匀后包裹在由薄膜材料（2）构成的塑料袋内，静置48h后将塑性软料敷设在下盘岩体（3）上。 5.根据权利要求1所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，所述岩块的尺寸为10cm×10cm×10cm。 6.根据权利要求1所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，步骤S2中制作六组组合块体，其中三组进行单轴压缩试验，另外三组进行剪切试验。 7.根据权利要求1所述的综合考虑断层力学相似和变形相似的精细化模拟方法，其特征在于，所述薄膜材料（2）为铝箔纸、聚乙烯、聚酯及聚乙烯醇涂层。