[发明专利]地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置及模拟方法

权利要求书

1.一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：主要由定水头供水装置(1)、渗流槽(2)、潮汐生成器(3)、咸水箱(4)、地震模拟振动台(5)和模拟井钢管(15)组成；

所述定水头供水装置固定在升降台上，由外层箱体和内层箱式定水头(1)构成，定水头(1)底部通过软管与渗流槽(2)相连；

所述渗流槽(2)固定在地震模拟振动台(5)上，渗流槽(2)内距离左右侧壁10cm处各垂直固定一块带滤网的打孔玻璃挡板，将渗流槽(2)分成淡水区(6)、含水介质区(7)和海水区(8)，其中含水介质区(7)从上至下分为隔水层(9)和承压含水层(10)，在含水介质区(7)内分别设置测压孔(11)、孔压计(12)和模拟井钢管(15)，且管内设置Diver水位监测仪，在隔水层(9)与承压含水层(10)各设置1个和2个加速度计(13)；

所述咸水箱(4)通过潮汐生成器(3)与渗流槽(2)连通；

所述地震模拟振动台(5)由振动台台面及加振器、数字信号输出系统、振动参数控制系统、数据采集和数据处理系统组成。

2.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：所述定水头供水装置的外层箱体为有机玻璃箱体。

3.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：所述渗流槽(2)槽体的材质为钢板和钢化玻璃，内壁长140cm，宽度为20cm，高度为70cm，侧壁使用刚性肋条加固。

4.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：所述海水区(8)内设有高度可调节的溢流孔(14)。

5.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：所述承压含水层(10)以水和泥砂夹粘土构建，隔水层(9)介质为粘土，在承压含水层(10)与隔水层(9)之间加铺防水布。

6.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置，其特征在于：所述测压孔(11)呈3行*4列排列设置在含水介质区与水流方向水平的侧壁上；所述孔压计(12)呈3行*4列排列垂直设置在承压含水层(10)；所述钢管模拟水井为3口，呈1行排列设置在含水介质区(7)。

7.根据权利要求1所述的一种地震-海潮作用下近海岸带地下水渗流的模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、以自来水模拟地下淡水，以加入NaCl和胭脂红色素的自来水模拟着色海水，将配置好的海水放入咸水箱(4)中；

B、向含水介质区(7)加入水和泥砂夹粘土构建承压含水层(10)，以粘土作为隔水层介质构建隔水层(9)，在承压含水层(10)与隔水层(9)之间加铺防水布，在装样过程中，埋设孔压计(12)、加速度计(13)和Diver水位监测仪；

C、开启定水头(1)，向淡水区(6)注入淡水达到预期水位；通过潮汐生成器(3)将咸水箱(4)中的模拟海水注入海水区(8)，实验中观测咸淡水界面移动过程，记录测压管的观测数据，并对测压计(11)和模拟井的Diver水位监测仪的数据进行采集和输出；

D、待海水楔形稳定后，在地震模拟振动台(5)设置振动波的频率、加速度、波形、主震时间，加载振动波开始振动渗流实验，实验过程中，记录波频和振动时间，实时采集孔压计(12)、加速度计(13)和Diver水位监测仪的监测数据，并通过高速摄像机拍摄咸淡水界面移动过程及测压管水位变化；

E、振动结束后，继续进行渗流实验，记录加速度值、孔隙水压力值、模拟水井水位值、测压管水位值，直至监测数据趋于稳定，停止实验；

F、改变振动波的振动频、加速度和主震时间，重复上述步骤；

G、改变淡水区(6)淡水注入水位，重复上述步骤。