[发明专利]一种基于上覆盖层含优势通道的岩溶塌陷实验装置的实验方法

权利要求书

1.一种基于上覆盖层含优势通道的岩溶塌陷实验装置的实验方法，其特征在于：

所述岩溶塌陷实验装置包括有机玻璃制的模型箱、位于模型箱上方的降雨装置（2）、位于模型箱下方的供水箱（3）、位于模型箱两侧且高度可调整的第一变水头箱（41）和第二变水头箱（42）；

所述模型箱的正前方架设有非接触式视频位移测量仪（5）；

所述模型箱的中部水平设置有隔板（11）将模型箱分隔为上部的盖层模型箱（12）和下部的溶洞模型箱（13）；所述隔板（11）上均匀开设有透水孔，隔板（11）的中部开设有两个以上孔面积可调的模拟洞孔（111）；所述盖层模型箱（12）内均匀铺装黏土块（112），每块黏土块（112）内埋设有优势通道（113）和土压力传感器（114），优势通道（113）为塑料薄膜管道，土压力传感器（114）和土压力数据采集装置相连接；

所述溶洞模型箱（13）的侧壁设有测压孔，每个测压孔通过水压力传感器（131）和水压力数据采集装置相连接；

所述供水箱（3）的出口接通三条出水管，第一出水管通过第一水泵（31）连通着第一变水头箱（41），第二出水管通过第二水泵（32）连通着第二变水头箱（42），第三出水管通过第三水泵（33）连通着降雨装置，且第三出水管上设有出水阀门（34）；

所述第一变水头箱（41）通过第一注水管路（411）连通着盖层模型箱（12），第二变水头箱（42）通过第二注水管路（421）连通着溶洞模型箱（13）；

所述实验方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）：优势通道（113）的制备，

准备一对圆形铁环和两根以上的铁丝，每根铁丝的两端分别焊接在一对圆形铁环上，形成管道支撑骨架，在管道支撑骨架外蒙上塑料薄膜层，并在塑料薄膜层上均匀扎孔；

步骤（2）：黏土块（112）的制备，

准备立方体模型盒，并在模型盒内铺设金属网片，向模型盒内填充黏土，在填充的同时将土压力传感器（114）和优势通道（113）埋设在内，使得优势通道（113）的两端口位于黏土块（112）内的不同高度处；

当模型盒内填充黏土完成后压实形成黏土块（112），将金属网片贴合于黏土块（112）外表面形成金属网层，并在金属网层上开设有两个以上的漏土孔；

步骤（3）：铺装黏土块（112），

在所述盖层模型箱（12）内铺装黏土块（112），使得黏土块（112）的铺装高度为溶洞模型箱（13）高度的0.5~1.5倍；

步骤（4）：将隔板（11）上的一个模拟洞孔（111）打开，并调整模拟洞孔（111）打开的位置以及开度；

步骤（5）：打开第二水泵（32）并调整第二变水头箱（42）的高度，使得供水箱（3）向第二变水头箱（42）内进水，第二变水头箱（42）通过第二注水管路（421）向溶洞模型箱（13）进水，溶洞模型箱（13）内水位逐渐上升，一定时间后，溶洞模型箱（13）内具有一定水位，即模拟溶洞具有稳定的地下水位；

步骤（6）：打开第一水泵（31）并调整第一变水头箱（41）的高度，使得供水箱（3）向第一变水头箱（41）内进水，第一变水头箱（41）通过第一注水管路（411）向盖层模型箱（12）进水，盖层模型箱（12）内水位逐渐上升，一定时间后，盖层模型箱（12）内具有一定水位，即模拟上覆盖层具有稳定的地下水位；

步骤（7）：打开第三水泵（33）并控制出水阀门（34）开度，使得供水箱（3）向降雨装置进水，降雨装置向下均匀漏水，即模拟对岩溶区域降雨；

S1：研究降雨和溶洞开口大小对岩溶塌陷的影响，

上述步骤（1）、（2）、（3）、（5）和（6）保持不变，

调整步骤（4）中模拟洞孔（111）打开的位置以及开度，或调整步骤（7）中出水阀门（34）开度；

此时土压力数据采集装置、水压力数据采集装置和非接触式视频位移测量仪（5）分别记录和读取信息；

S2：研究地下水位变动和溶洞开口大小对岩溶塌陷的影响，

上述步骤（1）、（2）、（3）和（6）保持不变，

关闭第三水泵（33）并旋紧出水阀门（34），调整步骤（4）中模拟洞孔（111）打开的位置以及开度，或调整步骤（5）中第二变水头箱（42）的高度，使得溶洞模型箱（13）水位和隔板（11）之间出现真空负压状态；

此时土压力数据采集装置、水压力数据采集装置和非接触式视频位移测量仪（5）分别记录和读取信息。