[實用新型]一種試驗模型

有效

• 申請號: 201520734346.4
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN205120539U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 劉曉麗;李全生;張凱
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;清華大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 張相升

技術領域

本實用新型涉及礦業工程及水利工程的綜合利用技術領域，尤其涉及一種試驗模型。

背景技術

煤炭在我國能源結構中占據主體地位的格局相當長時期內難以改變，與此同時我國煤炭資源的開發與利用所引發的環境問題卻日益突出。一方面，我國西部富煤地區多處于干旱和半干旱地帶，水資源短缺，同時地表生態脆弱；另一方面，在煤炭開采過程中不可避免產生礦井水，如果處理不當不僅會造成地下水資源的破壞，同時還會造成河川徑流量減少、水資源枯竭、土地沙漠化、環境污染、地表塌陷等一系列危害。因此，保護水資源和地表生態環境，是我國西部煤炭資源開發面臨的重大課題。

利用煤礦采空區建造地下水庫，實現保水開采是綜合利用地下水資源、保護含水層、煤礦安全生產和礦山廢棄后地下水源再利用的重大舉措。“綠色煤炭”也是國家重大戰略問題，將列入國家科技重大專項的重要研究內容。在地下水庫設計和建造中，庫址與壩址、庫容與特征水位、地下水調控與水質過濾凈化，都取決于頂底板巖體滲透性能、導水裂隙帶和塌落體的滲透系數和儲水系數、以及這些參數的動態變化或變異特征與規律；而這些問題又是取決于煤層采動過程中頂底板巖體破損與裂隙發育過程和演化規律、破損巖體塌落方式、范圍、堆積型式、塊度分布、孔隙大小與分布等物理特征。在現場條件下，難以直接觀察、觀看、準確測試這些物理特征和相關物理力學參數，采用大型水巖耦合物理模型試驗可以實現這一目的。

在水巖耦合物理模型試驗條件下，確保相似巖層層間的防滲密封效果，從而保證相對準確的模擬含水相似巖層的滲透特性，是水巖耦合模型試驗的關鍵技術難題之一，現有技術中還沒有解決上述技術難題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種能夠解決水巖耦合模型試驗中含水相似巖層和隔水相似巖層之間的密封防滲問題的試驗模型。

本實用新型技術方案提供一種試驗模型，包括試驗箱，在所述試驗箱的底部澆筑有含水相似巖層；其中，在所述含水相似巖層上形成有至少一條人工縫隙，所述人工縫隙貫穿所述含水相似巖層的上下表面；在所述含水相似巖層上還設置有至少一圈溝槽，所述溝槽的槽口位于所述含水相似巖層的上表面上，且所述人工縫隙被包圍在所述溝槽之內；在所述含水相似巖層上對應于所述溝槽設置有至少一圈防水圈，所述防水圈包括防水圈底部和防水圈頂部，所述防水圈頂部包括朝向所述人工縫隙的方向傾斜設置的迎水斜坡面和朝向遠離所述人工縫隙的方向傾斜設置的背水斜坡面；所述防水圈底部位于所述溝槽內，所述防水圈頂部凸起設置在所述含水相似巖層的上表面上；在所述含水相似巖層的上表面上澆筑有隔水相似巖層，所述防水圈頂部位于所述隔水相似巖層內。

進一步地，在所述含水相似巖層上還設置可拆卸的模板，所述溝槽由從所述含水相似巖層上拆下的所述模板形成。

進一步地，在所述試驗箱內澆筑有多層所述含水相似巖層，每層所述含水相似巖層上均設置有所述人工縫隙和所述防水圈；所述隔水相似巖層澆筑在多層所述含水相似巖層中最頂層的所述含水相似巖層上；任意相鄰的兩層所述含水相似巖層中位于下層的所述含水相似巖層上的所述防水圈的防水圈頂部位于上層的所述含水相似巖層內；多層所述含水相似巖層中最頂層的所述含水相似巖層上的所述防水圈的防水圈頂部位于所述隔水相似巖層內。

進一步地，任意相鄰的兩層所述含水相似巖層中的所述人工縫隙對齊設置或交錯設置。

進一步地，所述人工縫隙包括多條分支縫隙。

進一步地，多條所述分支縫隙間隔地平行設置；或者，多條所述分支縫隙連接形成網格狀。

進一步地，在所述含水相似巖層中布置有可被拆除的多塊縫隙形成模板，所述人工縫隙由從所述含水相似巖層中拆除的所述縫隙形成模板所形成。

進一步地，所述縫隙形成模板包括模板框架和設置在所述模板框架內的多條分支縫隙形成板。

進一步地，多條所述分支縫隙形成板相互平行，并間隔地布置在所述模板框架內；或者，多條所述分支縫隙形成板連接形成網格狀。

采用上述技術方案，具有如下有益效果：

本實用新型提供的試驗模型，通過在含水相似巖層和隔水相似巖層的層間設置一圈封閉的防水圈，隔斷巖層間滲流通道，使水在巖層間內流動，而不會流向試驗箱的箱壁處，達到密封防滲的目的，實現水巖耦合模型試驗含水相似巖層的滲透特性測試。