[实用新型]一种覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置

摘要

本实用新型提供一种覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置，所述覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置包括主体试验系统、水位及降雨控制系统和监测监视系统。所述主体试验系统装入土体样本模拟潜水含水层及承压含水层地质结构；所述水位及降雨控制系统通过对所述主体土箱中的土体样本和所述岩溶漏斗空箱中的土体样本供水、变换水位、降雨等手段模拟水位变化和降雨变化；所述监测监视系统记录土体样本在不同水位和不同降雨条件下的变化情况以及塌陷的灾变演化过程。本实用新型提供的覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置完整的呈现了覆盖型岩溶区野外地质结构特征以及致塌影响因素加载效应。

主权项

一种覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置，其特征在于：所述覆盖型岩溶区水动力致塌灾变演化模拟试验装置包括主体试验系统、水位及降雨控制系统和监测监视系统，所述主体试验系统包括主体土箱和设置于所述主体土箱下方的岩溶漏斗空箱，所述主体土箱装入土体样本以模拟潜水含水层地质结构，所述岩溶漏斗空箱装入土体样本模拟承压含水层地质结构，所述水位及降雨控制系统通过对主体土箱供水、变换水位、降雨模拟潜水含水层水位变化，所述水位及降雨控制系统通过对岩溶漏斗空箱供水和控制水位的手段模拟承压含水层水位变化，所述监测监视系统读取和保存所述主体土箱中的土体样本和所述岩溶漏斗空箱中的土体样本在不同水位和不同降雨条件下的孔隙水压力、应力、应变的变化情况；所述主体土箱包括角钢、底板、侧壁、左部、右部和中部，所述角钢设在主体土箱四角，所述底板是钢板，所述侧壁是钢化玻璃，所述角钢与底板焊接，所述侧壁被固定在角钢与底板之间，所述底板上固定有左隔挡和右隔挡，所述左隔挡和右隔挡分割主体土箱的内部空间，所述左隔挡和右隔挡之间是中部，所述左隔档和左侧壁之间左部，所述右隔挡和右侧壁之间是右部，所述左隔挡和右隔挡是带有细孔的有机玻璃，所述中部中装入土体样本以模拟潜水含水层地质结构，所述左隔挡和右隔挡将土体样本限制在中部中，所述水位及降雨控制系统向左部和右部供水，所述左部和右部向中部供水；所述底板中间位置设有开口，所述开口是固定尺寸方形开口，所述开口下焊接有第一法兰盘，所述第一法兰盘形状大小于与所述开口相适配，所述第一法兰盘是钢板制成的方形法兰盘，所述岩溶漏斗空箱包括设在顶部的第二法兰盘、设在底部的第三法兰盘和底板，所述第二法兰盘与第一法兰盘相适配，所述岩溶漏斗空箱上端通过第二法兰盘与第一法兰盘连接，所述第二法兰盘和第一法兰盘之间通过止水橡胶垫止水，所述底板与第三法兰盘尺寸相适配，所述第三法兰盘连接底板和岩溶漏斗空箱下端，所述底板和岩溶漏斗空箱之间通过止水橡胶垫止水，所述岩溶漏斗空箱中装入土体样本用于模拟承压含水层地质结构，所述岩溶漏斗空箱左右两侧分别设置有左有机玻璃水箱和右有机玻璃水箱，所述左有机玻璃水箱和右有机玻璃水箱用于向岩溶漏斗空箱均匀供水；所述水位及降雨控制系统包括左水位控制箱、右控制箱、左水位升降平台、右水位升降平台、水槽、恒压变频水泵、自来水管、下进水管、下出水管、第一分水管、第二分水管和第三分水管，所述左水位升降平台和右水位升降平台分别固定在主体土箱左右两侧的地面上，所述左水位控制箱可移动地固定在左水位升降平台上，所述左水位控制箱可沿左水位升降平台上下移动，所述右控制箱固定在右水位升降平台，所述右控制箱可沿右水位升降平台上下移动；所述左水位控制箱设有左进水管、左出水管和左溢水管，所述左进水管将水从水源输送到左水位控制箱，所述左出水管连接左部底部和左水位控制箱，所述左出水管将左水位控制箱中的水输送至左部，直至达到预设水位，所述左水位控制箱中多余的水从左溢水管输出，所述右水位控制箱设有右进水管、右出水管和右溢水管，所述右进水管水从水源输送到右水位控制箱，所述右出水管连接右部底部和右水位控制箱，所述右出水管将右水位控制箱的水送至右部，所述右溢水管将右水位控制箱中多余的水输出，所述左水位升降系统通过改变左水位控制箱的上下位置，使主体土箱中水位降低或上升，所述右水位升降系统通过改变右水位控制箱的上下位置，使主体土箱中水位降低或上升，从而模拟潜水含水层水位的变化；所述自来水管向水槽输送水，所述恒压变频水泵通过下进水管将水槽中的水向下出水管输出，所述下出水管一端连接恒压变频水泵，另一端同时与第一分水管、第二分水管连接，所述第一分水管一端连接下出水管，另一端连接左水箱，所述第一分水管与下进水管连接的一端设有第一阀门，所述第一阀门用于控制第一分水管里的水流量，所述第一分水管与左水箱连接的另一端设有第一显示液位变送器，所述第一显示液位变送器用于左水箱中水位的测量和控制，所述第二分水管一端连接下出水管，另一端连接右水箱，所述第二分水管与连接的一端设有第二阀门，所述第二阀门用于控制第二分水管里的水流量，所述第二分水管与右水箱连接的另一端设有第二显示液位变送器，所述第二显示液位变送器用于右水箱中水位的测量和控制，所述第一分水管向左有机玻璃水箱供水，所述第一阀门和左显示液位变送器一起控制左有机玻璃水箱的水位，所述第二分水管向右有机玻璃水箱供水，所述第二阀门和右显示液位变送器一起控制控制右有机玻璃水箱的水位，所述左有机玻璃水箱和右有机玻璃水箱向岩溶漏斗空箱供水并控制岩溶漏斗空箱的水位变化，从而模拟承压含水层水位的变化；所述第三分水管一端连接下出水管，另一端固定在主体土箱正上方，所述第三分水管固定在主体土箱正上方的一端设有多个喷雾器，多个所述喷雾器用于模拟人工降雨，所述第三分水管与下出水管连接的一端设有流量阀，所述流量阀通过控制第三分水管内的水流量的控制喷雾器的降雨强度，所述流量阀上的读数用于记录降雨量，所述第三分水管向喷雾器供水，所述流量阀调节第三分水管向喷雾器的供水量，以模拟不同程度的降雨情况；所述监测监视系统包括摄像头、孔隙水压力传感器、土压力传感器和数采装置和电脑，所述摄像头设置于所述主体试验系统的正前方，所述摄像头与电脑连接，所述摄像头透过所述侧壁观察并记录所述主体土箱和岩溶漏斗空箱里的土体样本在不同水位以及不同降雨情况下的位移及变形破坏情况，所述电脑读取和保存所述摄像头记录的情况；所述孔隙水压力传感器用于孔隙水压监测，所述土压力传感器用于土压力监测，所述数采装置有多个，多个所述数采装置一端连接孔隙水压力传感器或土压力传感器，另一端连接电脑，所述数采装置采集孔隙水压力传感器或土压力传感器的数据，并将采集的数据发送给电脑，电脑读取和保存数采装置采集的数据。