本发明属于地质工程的试验，具体涉及一种模拟地震发震断层在高温和围压下粘滑过程的试验装置。
背景技术：
1、地震是指震源位置发生突然破裂而引起的地面震动，地震对人民的生命、财产安全产生了巨大威胁，每一次强震的发生都会造成重大伤亡、带来巨大损失。全世界各国人民都亟待找到一种地震预报方法，从而降低人员伤亡，减轻地震带来的损失。地震预测指的是同时给出地震发生的时间、位置、震级以及发生的概率，且每种参数都要满足一定精度的要求。人们把不能完全满足上述定义的预测称为预报。地震预警指的是地震发生后，利用地震波与电磁波、地震纵波与横波之间的速度差，实现地震发生后的预警，地震预警的时间虽然只有几秒或者几十秒，但是可以显著降低损失。
2、实践表明浅源构造地震往往带来严重灾害，而走滑型地震是发生最多的浅源构造地震，因此提出走滑型地震的预报方法迫在眉睫。为了找到地震预报的方法首先要求人们对地震的发生机理有足够的认识，目前的研究表明，用粘滑理论解释走滑型地震的发生机理是合理的，粘滑理论强调地震的发生由岩层的摩擦稳定性决定而非岩层强度。然而地震发生在地下深处，例如1976年唐山地震震源深度12km，2008年汶川地震震源深度14km，因此在目前技术条件下开展对发震断层粘滑过程的现场监测难以实现。数值模拟是研究科学问题一种常用方法，然而由于目前人们对发震断层粘滑机理认识不清，使得通过数值模拟研究发震断层粘滑过程结果往往失真。基于上述研究现状，通过室内模型试验研究发震断层粘滑过程及机理在目前具有不可替代的作用。
3、目前，没有用于室内粘滑模型试验的装置，国内外研究者借用岩石直剪仪开展室内粘滑试验，岩石直剪仪的试验如下图1所示，图1中 fn表示正压力， fs表示剪力。在开展粘滑试验时，首先施加正压力，当正压力达到目标值后施加剪力，随着剪力的增大试样会发生粘滑失稳，通过对试样粘滑过程进行实时监测，进而可以研究粘滑失稳过程及机理。但是，目前的研究表明每深入地下100m，地温升高1-3℃，震源处在地下深处，使得发震断层处在高地温、三向应力的环境中，温度和应力状态对发震断层粘滑过程有重要影响。目前常规的岩石直剪仪不支持开展高温、三向应力状态下室内粘滑试验。
技术实现思路
1、针对现有粘滑模型试验装置存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种模拟地震发震断层在高温和围压下粘滑过程的试验装置，它能模拟发震断层在真实的高温、三向应力状态条件下的粘滑过程，且能自动收集试样在粘滑过程中的力学、声学信息，用于研究地震发震断层粘滑失稳机理，为构建地震预报模型提供试验条件。
2、本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括反力架、加载装置、保温箱、温控系统和监测系统，反力架为竖直框架与水平框架交结的框体，竖直框架的上边框内、左边框内、水平框架的前边框内分别固定上油缸、左油缸和前油缸，三个油缸伸进保温箱内部的活塞杆对应装有上压力板、左压力板、剪力板，活塞杆行程满足粘滑试件加压的移动距离，保温箱底部安装有与上压力板相对的下反力板、右侧安装有与左压力板相对的右反力板、后侧安装有与剪力板相对的剪力反板；三个油缸与置于反力架外部的加载装置通过管路连通；
3、保温箱内四方壁面布设有加热电阻丝，并在一方壁面上装有至少两个温度传感器，温度传感器和加热电阻丝通过线路与置于反力架外部的温控系统连接；
4、在上油缸、左油缸和前油缸内都设置有薄膜压力传感器；在上压力板和下反力板板面的预留孔内装有弹簧，弹簧顶面装接声发射传感器；薄膜压力传感器和声发射传感器通过数据线与置于反力架外部的监测系统连接。
5、使用本发明试验装置的试验过程为：首先将粘滑试件放在下反力板上，然后关闭保温箱，设定试验温度，当温度达到设定值后给试样施加两个方向的围压，当两个方向的围压达到预设值之后，开始施加第三个方向的剪力。通过上述过程实现高温、三向应力状态下室内粘滑试验，通过监测系统实现粘滑试验过程中围压压力、剪应力和声发射信息的实时收集。
6、本发明的技术效果是：本发明的装置提供了围压和温度设定条件，能模拟发震断层真实的粘滑过程，粘滑试验过程中，能自动收集试样的力学、声学信息，用于研究地震发震断层粘滑失稳机理，为构建地震预报模型提供实验基础。
1.模拟地震发震断层在高温和围压下粘滑过程的试验装置，包括反力架（1）、加载装置（9）、保温箱（6）、温控系统（7）和监测系统（8），反力架（1）为竖直框架与水平框架交结的框体，竖直框架的上边框内、左边框内、水平框架的前边框内分别固定上油缸（21）、左油缸（22）和前油缸（23），三个油缸伸进保温箱（6）内部的活塞杆（3）对应装有上压力板（41）、左压力板（43）、剪力板（51），活塞杆（3）行程满足粘滑试件加压的移动距离，保温箱（6）底部安装有与上压力板（41）相对的下反力板（42）、右侧安装有与左压力板（43）相对的右反力板（44）、后侧安装有与剪力板（51）相对的剪力反板（52）；三个油缸与置于反力架（1）外部的加载装置（9）通过管路连通；
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征是：加载装置（9）由伺服泵站分别通过z轴管路（91）、x轴管路（92）注入液压油经上油缸（21）、左油缸（22）的活塞杆（3）作用在上压力板（41）、左压力板（43）上，对粘滑试件（10）独立加载上下、左右二向围压；y轴管路（93）注入液压油经前油缸（23）的活塞杆（3）作用在剪力板（51）上对粘滑试件（10）加载剪应力；剪力板（51）和剪力反板（52）的板面均设有凸棱，剪力板（51）与剪力反板（52）各自的凸棱上下错位。
3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征是：保温箱（6）的五个面板固定在反力架（1）上，内部覆盖硅酸铝陶瓷纤维保温层；留一个面敞开，粘滑试件放置完成后，通过硅酸铝陶瓷纤维覆盖在敞开口实现该面封闭。
