[發明專利]陷落柱可視化滲流試驗裝置

在審

• 申請號: 201810436579.4
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN109932295A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張勃陽;林志斌;宋虎森;王遷;李金華
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 張紅;程立民

陷落柱可視化滲流試驗裝置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，漏斗口連接有出水管，出水管下方設置帶有濾網的容器，容器放置于電子天平上；在底座內設有底部滲板、底座上部連接有預留密封槽的下鋼筒，在下鋼筒內嵌裝可視化圓筒，其上部套裝有預留密封槽的上鋼筒，在上鋼筒內設有頂部滲板，在頂部滲板上方設有軸壓加載系統，可視化圓筒還通過進水管連接水壓加載系統；水壓力采集系統和流量采集系統構成測試系統，水壓力采集系統由壓力表以及與壓力表相連的數據采集儀組成；流量采集系統包括電子天平以及與電子天平相連的電腦終端構成。本發明的裝置實現陷落柱滲流試驗全過程的可視化，并定量化滲流演化規律，使得對陷落柱研究更加精準化。

技術領域

本發明屬于陷落柱水害防治滲流特性研究，具體涉及一種陷落柱可視化滲流試驗裝置。

背景技術

陷落柱作為我國華北地區一種特殊的地質構造，多發育于奧陶系石灰巖中，易成為垂向導水通道，形成煤層底板和奧灰水間的水力連通，進而引發大型突水事故，其突水具有滯后性和突發性等特點，是人員傷亡和經濟損失最嚴重的水害類型之一，難以進行預測和防范。

目前，模擬評價陷落柱的形成以及危害程度，以瞬態法和穩態法為主的滲流方法進行，瞬態法多用于難以采集到流體流量(或流出量與蒸發量接近統一數量級)的試驗測試，穩態法一般用于可以采集到流體流量的試驗測試，實際評價過程中，采用穩態法居多，但是常見的穩態法評價裝置都沒有采用可視化方案，在試驗過程中無法直觀感受滲流路徑和顆粒的遷移、流失規律，而且試驗操作不容易控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種陷落柱可視化滲流試驗裝置，實現陷落柱滲流試驗全過程的可視化，并定量化滲流演化規律，使得對陷落柱研究更加精準化。

陷落柱可視化滲流試驗裝置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，底座的漏斗口連接有出水管，出水管的出水口下方設置帶有濾網的容器，所述容器放置于電子天平上；在所述底座內設有底部滲板、底座上部連接有預留密封槽的下鋼筒，在下鋼筒內嵌裝可視化圓筒，所述可視化圓筒上部套裝有預留密封槽的上鋼筒，在上鋼筒內設有頂部滲板，在頂部滲板上方設有軸壓加載系統，所述可視化圓筒還通過進水管連接水壓加載系統；本試驗裝置還包括由水壓力采集系統和流量采集系統構成的測試系統，所述水壓力采集系統由設置于進水管上的壓力表以及與壓力表相連的數據采集儀組成；所述流量采集系統包括所述的電子天平以及與電子天平相連的電腦終端構成。

進一步的，所述可視化圓筒為鋼化玻璃材質，直徑為200mm、高400mm。

進一步的，所述濾網的孔徑為100目。

進一步的，所述軸壓加載系統以MTS815加載設備為加載動力，其壓頭作用于設置在上鋼筒內的活塞上，以此結構為本試驗裝置提供軸壓。

進一步的，所述水壓加載系統由供水的水泵、注射加壓器以及為注射加壓器提供動力來源的油泵組成。

本發明的有益效果：

通過可視化圓筒可實現陷落柱滲流試驗全過程的可視化，其中，觀測試驗過程中的滲流路徑變化規律，結合水壓力的觀測結果，分析陷落柱阻水能力隨顆滲流路徑的變化規律，可重現陷落柱的滲流演化災變過程，而觀測試驗過程中的顆粒遷移流失規律，再結合電子天平可精確測試滲流過程中的流速變化規律，進而分析陷落柱的變質量滲流過程，找出陷落柱突水災變判據。

通過設置的水壓力采集系統和流量采集系統，能夠定量化滲流演化規律，使得對陷落柱研究更加精準化。

附圖說明

圖1陷落柱可視化滲流試驗裝置結構剖面圖；

圖中，1、支架，2、底座，3、底部滲板，4、密封槽，5、可視化圓筒，6、頂部滲板，7、上鋼筒，8、活塞，9、壓力表，10、進水管，11、注射加壓器，12、下鋼筒，13、出水管，14、濾網，15、容器，16、電子天平。