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专利号: 2022103190888
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于,该装置包括:

试验箱组件,其包括无盖的第一试验箱以及设置于所述第一试验箱下方的第二试验箱,其中所述第一试验箱内部空间被两过滤隔板分隔成位于两端的布水腔和位于中间的试验腔,所述试验腔用于填充土体,所述试验腔底部设有溶洞模拟孔并通过所述溶洞模拟孔与所述第二试验箱连通;

冲击工况模拟组件,其包括支撑件和钎杆,其中所述支撑件可拆卸的架设在所述第一试验箱的上端且所述支撑件上端吊设有落锤,所述钎杆可上下滑动的与所述支撑件下端连接,所述落锤位于所述钎杆的正上方以对所述钎杆锤击,进而使所述钎杆的钎头冲击土体,所述钎杆位于所述溶洞模拟孔上方;

以及相同的两水位控制组件,其中一所述水位控制组件与所述布水腔连通,另一所述水位控制组件与所述第二试验箱连通;

该实验方法包括:

S1、组装装置;

S2、启动并控制连接所述第二试验箱的所述水位控制组件,以向所述第二试验箱供水,进而使所述第二试验箱内的水位从所述溶洞模拟孔进入所述第一试验箱的底部;随后向所述试验腔内填充土体,之后启动并控制连接所述第一试验箱的所述水位控制组件,以向所述第一试验箱内供水直至设定水位高度,且确保所述溶洞模拟孔上方的土体不塌陷;

S3、调节所述落锤,以使所述落锤和所述钎杆上端之间的距离为设定锤距;随后松开所述落锤使其击中所述钎杆上端端部,并记录所述钎杆上端端部下沉的高度数值及土体掉落情况;

S4、重复步骤S3,获得多组所述高度数值及土体掉落情况,直至土体表面发生塌陷;

S5、关闭并拆除两所述水位控制组件,以排出所述第一试验箱和所述第二试验箱内的水;随后拆除所述冲击工况模拟组件并对所述第一试验箱内的土体进行逐层挖掘,观察土体内部塌陷现状,以对后续实验做进一步修正。

2.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:所述第一试验箱两端的下部均设有第一进水口,每一所述第一进水口与对应端的所述布水腔连通,每一所述第一进水口上设有第一开关阀,所述第一试验箱一端的一所述布水腔通过对应的所述第一进水口与对应的所述水位控制组件连接,所述第一试验箱下端设有支座。

3.如权利要求2所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:所述第一试验箱底部下表面上设有球阀,所述球阀的上端与所述溶洞模拟孔连接、下端通过水管与所述第二试验箱连接,所述溶洞模拟孔、所述球阀、以及所述水管的中心线相互重合。

4.如权利要求3所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:所述第二试验箱的上端设有连接口,所述第二试验箱通过所述连接口与所述水管连通,所述第二试验箱一端的下方设有第二进水口,所述第二试验箱通过所述第二进水口与对应的所述水位控制组件连接,所述第二试验箱的上端上设有排气阀。

5.如权利要求4所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:每一所述水位控制组件包括升降机和水槽,其中所述水槽固定设置在所述升降机的上端,并通过所述升降机架设在地面上,所述水槽内设有溢流隔板,所述溢流隔板与所述水槽内部各槽面固定连接,所述溢流隔板将所述水槽内部空间分隔为储水腔和溢流水腔,所述溢流隔板的高度小于所述水槽的高度,所述水槽上设有供水口、第一排水口、以及第二排水口,其中所述供水口和所述第一排水口均与所述储水腔连通,所述第二排水口与所述溢流水腔连通,所述水槽通过所述供水口与外部水源连接、通过所述第一排水口与一所述第一进水口或所述第二进水口连接。

6.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:所述支撑件包括横梁和两竖梁,其中两所述竖梁的下端分别与所述第一试验箱两侧的上端可拆卸连接、上端均与所述横梁的下端可拆卸连接,每一所述竖梁均与所述第一试验箱垂直,所述横梁上设有定滑轮,所述落锤通过纤绳吊设在所述定滑轮上,两所述竖梁的下端沿竖直方向上下依次设有多个导向板,每一所述导向板的两端分别与两所述竖梁固定连接,每一所述导向板上设有导向孔,所有导向孔半径相同且中心线相互重合,所述钎杆穿设于各所述导向孔内,所述钎杆下端的钎头延伸出最下方的所述导向板并抵在土体表面上、上端延伸出最上方的所述导向板,每一所述导向孔的半径均与所述钎杆的半径相适配。

7.如权利要求6所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:位于最上方的所述导向板的上端面上可拆卸固定设有带有刻度线的透明护筒,所述透明护筒套在所述钎杆的上端上,所述透明护筒的内径大于所述钎杆的外径且大于所述落锤的直径,所述落锤的中心线、所述透明护筒轴心线和所述钎杆的轴心线三者相互重合。

8.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:还包括埋设在土体内的位移计、水压力监测计、以及土压力器。

9.如权利要求5所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的实验方法,其特征在于:所述第一试验箱和所述第二试验箱由透明的亚克力板密封可拆卸胶接制成,各所述过滤隔板和各所述溢流隔板均由透明的亚克力板制成。