[發明專利]巖溶塌陷的模擬裝置

有效

• 申請號: 201310687633.X
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103645297A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 張順峰
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華地質勘查有限責任公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

1.一種巖溶塌陷的模擬裝置，其特征在于，包括：

巖溶塌陷環境模擬裝置，包括箱體和巖溶模擬裝置，其中，所述箱體的頂部開口，所述巖溶模擬裝置設置在所述箱體的底部；

水動力條件模擬裝置，包括供水裝置和排水裝置；

監測系統，布置在所述巖溶模擬裝置內部，用于監測巖溶塌陷的臨界狀態。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖溶模擬裝置包括：

巖溶管道，安裝在所述箱體底部的支撐底板的外側，用于模擬巖溶洞穴；

至少一個巖溶開口，設置在所述箱體的支撐板的表面上，且所述箱體通過所述巖溶開口與所述巖溶管道連通，該巖溶開口用于模擬巖溶洞隙；

至少一個開合板，安裝在對應的巖溶開口上，用于打開或閉合所述巖溶開口，在所述開合板打開的情況下，使得所述箱體中的巖土通過所述巖溶開口進入到所述巖溶管道中；

出泥管，設置在所述巖溶管道的任意一個側表面上，用于模擬排出所述巖溶管道內的水和/或巖土。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖溶模擬裝置包括：

巖溶管道，安裝在所述箱體底部的支撐底板的外側，用于模擬巖溶洞穴；

至少一個巖溶開口，設置在所述箱體的支撐板的表面上，且所述箱體通過所述巖溶開口與所述巖溶管道連通，該巖溶開口用于模擬巖溶洞隙；

至少一個覆蓋板，覆蓋在對應的巖溶開口上方，用于模擬巖土塌陷表面，當所述覆蓋板上覆蓋的巖土重量達到臨界值時，所述覆蓋板被所述巖土破壞，使得所述箱體中的巖土通過所述巖溶開口下沉到所述巖溶管道中；

出泥管，設置在所述巖溶管道的任意一個側表面上，用于模擬排出所述巖溶管道內的水和/或巖土。

4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，

所述供水裝置包括：

至少一個水箱，用于提供水源；

至少一個出水裝置，布置在所述箱體的頂部，與所述水箱連通，用于模擬大氣降水；

放水裝置，安裝在所述巖溶管道的側表面上，與所述出泥管相對設置，通過供水管道與所述水箱連通，用于模擬流動的地下水；

所述排水裝置包括：

抽水裝置，與所述巖溶管道一側的開孔連接，用于模擬所述地下水開采或礦山疏排水。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，

所述供水管道包括三通裝置，使得所述供水管道的一端與所述水箱連接，另一端分出多條水管，分別與所述出水裝置連接。

所述出水裝置包括：噴頭、第一閥門和第一水表，每條水管連接一個所述噴頭，用于模擬記錄和控制所述大氣降水量；

所述放水裝置包括：所述巖溶管道的側表面上的開口和第二閥門，所述巖溶管道的側表面上的開口與所述水箱連接，用于模擬控制所述地下水的流動量；

所述抽水裝置包括：用于抽水的抽水泵、閥門和水表，所述抽水泵與所述巖溶管道連接，用于模擬記錄和控制所述地下水開采或礦山疏排水的水量。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述監測系統包括：

土壓力監測裝置，安裝在任意一個所述巖溶開口的覆蓋板處，用于監測所述箱體中承載的巖土對所述覆蓋板形成的土壓力；

負壓監測裝置，安裝在所述巖溶管道內部，用于監測所述抽水泵對所述巖溶管道進行抽水時產生的負壓；

攝像裝置，安裝在所述巖溶管道的觀測窗處，用于監測所述巖溶管道內發生巖溶塌陷時的臨界狀態。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述箱體的底部開設至少一個孔間隙，當所述出水裝置向所述箱體放水時，水通過所述孔間隙流入所述巖溶管道內，用于模擬巖溶裂隙。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述監測系統還包括：

水壓力監測裝置，用于監測所述孔間隙處的孔隙水壓力。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖溶塌陷環境模擬裝置的還包括：

至少一個隔板結構，設置在所述箱體的空腔內部，分別與所述箱體的各個側面相對設置，并與所述各個側面之間形成預定距離的間隙。

10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述巖溶塌陷環境模擬裝置中的箱體由金屬板焊接而成，所述巖溶模擬裝置焊接在所述箱體底部的支撐地板上，所述巖溶模擬裝置的邊長小于等于所述箱體的邊長。