[发明专利]一种水力诱导覆盖型岩溶塌陷模拟试验装置及使用方法

摘要

本发明涉及一种水力条件影响下的覆盖型岩溶塌陷过程机理研究的试验装置，包括水位控制单元、人工降雨模拟单元、试验单元和智能监测单元。其中水位控制单元用于控制试验过程中试验单元的承压水位和潜水位；人工降雨模拟单元利用蠕动泵模拟降雨；试验单元用于覆盖型岩溶塌陷试验；智能监测系统用于监测试验单元中覆盖层土体中的水压力、土压力、位移和地表的变形以及土层破坏时的颗粒粒径和浓度。本发明的实验装置适用于复杂地下水边界条件的覆盖型岩溶塌陷形成过程机理研究的试验，具有较好的稳定性，同时简化了实验设备，节约了试验成本。本发明装置能够直观看到覆盖型岩溶塌陷全过程，达到深入探索覆盖型岩溶塌陷机理的目的。

主权项

一种水力诱导覆盖型岩溶塌陷模拟试验装置，其特征在于，包括水位控制单元、人工降雨模拟单元、试验单元和智能监测单元，其中：所述水位控制单元用于控制试验过程中试验单元的承压水位和潜水位；所述的人工降雨模拟单元与所述水位控制单元连接，由所述水位控制单元提供用于模拟人工降雨的供水；所述试验单元包括潜水层模拟箱和设置于所述潜水层模拟箱下方的承压层水箱，用于覆盖型岩溶塌陷试验，所述潜水层模拟箱的左右两侧分别设置有不锈钢网，每个不锈钢网与潜水层模拟箱的左右两侧分别构成左右水箱用于为潜水层土体均匀供水；所述智能监测单元包括水压力传感器、土压力传感器、光学传感器、激光位移传感器、土壤水分传感器和数码相机，所述水压力传感器与设置于潜水层模拟箱的后面板上的测孔相连，所述测孔采取中间下部密集，其余部位分散，且沿中心线左右两侧错位布置；所述土压力传感器设置于所述潜水层模拟箱的底板表面；所述光学传感器布置于承压层水箱上端前后两侧中心处，用来监测覆盖层中细颗粒受水力因素影响启动流入承压层水箱的量，为覆盖型岩溶塌陷土洞形成过程提供依据；所述激光位移传感器设置于所述试验单元的上方，用于监测地表沉降；所述土壤水分传感器布置于待测土壤模型的潜水层非饱和带，用于监测土壤含水量，为覆盖型岩溶塌陷最终的土拱失稳提供依据；所述数码相机设置在所述试验单元的正前方，用于拍摄试验过程和结果；其中，所述的潜水层模拟箱和承压层水箱由有机透明玻璃制成，所述承压层水箱的顶部设有承压层水箱顶板，与潜水层模拟箱的底板连接，两部分之间通过止水橡胶垫止水；所述潜水层模拟箱的左右两侧分别设置有不锈钢网并分别与所述不锈钢网构成左右水箱用于为潜水层土体均匀供水；在不锈钢网的底部分别设置有有机玻璃板用于为进入的水头消能，防止进水口水流直接与土体接触；在潜水层模拟箱的底板中间位置开有一空洞，并配有四个滑动槽，所述滑动槽用于设置岩溶裂隙模拟板，通过设置于裂隙岩溶模拟板侧边的左右裂隙隙宽控制片调整岩溶裂隙的隙宽。