[實用新型]模擬模型

有效

• 申請號: 201520734524.3
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN205138851U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 劉曉麗;梁濤;曹志國;黃維
• 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: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 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，尤其涉及一種于模擬巖層中的裂縫的模擬模型。

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，不僅要研究固體介質的物理力學特征和規律，更重要的是研究在水的作用下固體介質和水之間的相互作用，現有技術中還無法模擬相似巖層中的裂隙分布。因此，模擬相似巖層中裂隙的分布及其滲透特性是水巖耦合模型試驗的前提，對煤礦分布式地下水庫相關問題的研究具有重要意義。

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，提供一種能夠模擬含水相似巖層中的裂隙分布的模擬模型。

本實用新型技術方案提供一種模擬模型，包括試驗箱，在所述試驗箱內澆筑有至少一層含水相似巖層，在所述含水相似巖層內設置有多條人工裂縫，每條所述人工裂縫均貫通所述含水相似巖層的上下表面；在每條所述人工裂縫內填充有砂礫層；在所述含水相似巖層的上方澆筑有隔水相似巖層。

進一步地，所述人工裂縫包括多條分支裂縫。

進一步地，多條所述分支裂縫間隔地平行設置；或者，多條所述分支裂縫連接形成網格狀。

進一步地，在所述含水相似巖層中布置有可被拆除的多塊裂縫形成模板，所述人工裂縫由從所述含水相似巖層中拆除的所述裂縫形成模板所形成。

進一步地，所述裂縫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裂縫形成板。

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

進一步地，在所述試驗箱內從下向上依次澆筑有多層所述含水相似巖層，所述隔水相似巖層澆筑在最頂層的所述含水相似巖層上。

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裂縫對齊設置或交錯設置。

進一步地，所述砂礫層中砂礫的粒徑在0.5mm-2.0mm之間。

采用上述技術方案，具有如下有益效果：

通過在含水相似巖層中布置人工裂縫，并在人工裂縫中填充砂礫層，以模擬待開采巖層中的裂縫，利于后續對相似巖層進行滲透性試驗。

本實用新型提供的模擬模型，施工簡便易行，同時人工裂隙的寬度、間距等參數可以根據相似巖層的初估滲透特性進行調整，適用性廣。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的模擬模型的示意圖；

圖2為在試驗箱內支設裂縫形成模板的示意圖；

圖3為在試驗箱內澆筑含水相似巖層的示意圖；

圖4為拆除裂縫形成模板后在含水相似巖層內形成人工裂縫的示意圖；

圖5為人工裂縫內填充有砂礫的示意圖；

圖6為試驗箱內澆筑有多層含水相似巖層的示意圖；

圖7為人工裂縫中的分支裂縫平行設置的示意圖；

圖8為多條分支裂縫連接形成網格狀的示意圖；

圖9為裂縫形成模板中的多條分支裂縫形成板平行設置的示意圖；

圖10為多條分支裂縫形成板連接形成網格狀的示意圖。

附圖標記對照表：

1-試驗箱；2-含水相似巖層；21-人工裂縫；

210-分支裂縫；3-砂礫層；4-隔水相似巖層；