[发明专利]一种岩溶区地铁抗浮模拟装置及其抗浮水位模拟方法

权利要求书

1.一种岩溶区地铁抗浮模拟装置，包括定水头补给箱、主体模拟箱、定水头排泄箱，定水头补给箱、定水头排泄箱均通过管道与主体模拟箱相连通；其特征在于：所述定水头补给箱内设置有高度低于定水头补给箱侧壁的隔板，定水头补给箱设置有补给出水口、补给排水口，补给出水口位于隔板一侧，补给排水口位于隔板另一侧，补给出水口通过管道与主体模拟箱相连通；所述主体模拟箱由有机玻璃制成，主体模拟箱上设置有第一进水口、第二进水口、第一排水口、第二排水口，第一进水口与补给出水口通过管道连通，第二排水口通过管道与定水头排泄箱连通，主体模拟箱内设置有岩溶模拟管道、地铁站模拟箱体、地质条件模拟箱，岩溶模拟管道的两端分别与第一进水口、第二排水口相连通，岩溶模拟管道上部设置有若干个第一模拟孔，岩溶模拟管道下部设置有若干个第二模拟孔，第一模拟孔的孔间距大于第二模拟孔的孔间距；地铁站模拟箱体上设置有测试口并通过测试口连接平模压力变送器；所述地质条件模拟箱有若干个，地质条件模拟箱上设置有若干个第三模拟孔，地质条件模拟箱内填充有亚克力珠。

2.如权利要求1所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述补给出水口与第一进水口之间的管道上设置有第一电磁流量计，第一电磁流量计的两端分别与补给出水口、第一进水口管道连接；所述第二排水口与定水头排泄箱之间的管道上设置有第二电磁流量计，第二电磁流量计的两端分别与第二排水口、定水头排泄箱管道连接。

3.如权利要求2所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述第一电磁流量计与第一进水口之间的管道上设置有第一控制阀，第二排水口与第二电磁流量计之间的管道上设置有第二控制阀，第二电磁流量计与定水排泄箱之间的管道上设置有第三控制阀。

4.如权利要求3所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述地铁站模拟箱体的各个侧面中心位置均设置有测试口，测试口与平模压力变送器螺纹连接，平模压力变送器的型号为CGYL-204，平模压力变送器与模拟信号采集系统线路连接。

5.如权利要求4所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述第一进水口、第二进水口均设置在主体模拟箱的左侧面，第一排水口设置在主体模拟箱的后侧面，第二排水口设置在主体模拟箱的右侧面。

6.如权利要求5所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述定水头补给箱的内部长度为0.4m，内部宽度为0.4m，内部高度为0.4m，隔板的高度为0.3m；主体模拟箱的内部长度为1.5m，内部宽度为0.5m，内部高度为0.4m；地铁站模拟箱体的内部长度为48cm，内部宽度为13cm，内部高度为18cm。

7.如权利要求6所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述岩溶模拟管道的外径为3.5cm，第一模拟孔的孔直径为3mm，相邻孔间距为3mm；第二模拟孔的孔直径为3mm，相邻孔间距为6mm。

8.如权利要求7所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置，其特征在于：所述地质条件模拟箱的内部长度为79cm，内部宽度为14cm，内部高度为19.5cm；第三模拟孔的孔直径为2mm，相邻孔间距为2mm。

9.一种使用如权利要求5所述的岩溶区地铁抗浮模拟装置进行的抗浮水位模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、关闭第一控制阀，打开水源，水流从靠近补给出水口的一侧进入定水头补给箱内，待水漫过隔板后，打开第一控制阀，水流从补给出水口流出；

S2、开启第二控制阀和第三控制阀，使水流进入主体模拟箱中的岩溶模拟管道内，通过第一电磁流量计监控流量变化，并通过平模压力变送器监测压力信号，压力信号数据由模拟信号采集系统收集；

S3、定水头排泄箱中的水流稳定后，依据试验模拟需求调节定水头补给箱的放置高度，模拟不同来水量的数据变化情况；

S4、定水头补给箱停止供水，使水流自然疏干，模拟流水结束后的数据变化情况；

S5、依据不同的岩溶地质条件，更改岩溶模拟管道、地质条件模拟箱的参数，采用不同粒径的亚克力珠填充地质条件模拟箱，重复步骤S1～S4，得到对比实验数据；

S6、将模拟信号采集系统及第一电磁流量计、第二电磁流量计收集的数据进行整理，绘制岩溶区上游来水流量与地铁抗浮水位关系线。