[發(fā)明專利]充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910301148.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN110047368B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許振浩;劉友博;黃鑫;謝輝輝;余騰飛;葛顏慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02;G09B23/40;G01N21/84
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：包括攪拌箱、水槽、集水箱和若干沉積箱，其中，所述攪拌箱的出口與管道的一端連接，所述管道的另一端延伸至水槽一端，所述水槽下端間隔設(shè)置有若干沉積箱，水槽的另一端設(shè)置有集水箱，所述水槽內(nèi)在各沉積箱的前端設(shè)置有可拆卸的口徑不同擋板；

所述管道上設(shè)置有閥門、流量計(jì)和記錄儀，所述閥門用于控制攪拌后的泥水混合物流速與流量大小，所述流量計(jì)和記錄儀用于計(jì)算攪拌箱內(nèi)的泥水混合物單位時(shí)間流出量和流速曲線；

所述沉積箱與水槽通過法蘭結(jié)構(gòu)連接，沉積箱底部設(shè)置有透水板和透水石，所述沉積箱的一側(cè)設(shè)置有開關(guān)，所述沉積箱的另一側(cè)設(shè)置連接活節(jié)，所述連接活節(jié)與管路連接，所述連接活節(jié)與沉積箱之間設(shè)置有控制閥，所述管路上設(shè)置有攝像機(jī)，對(duì)沉積箱內(nèi)的突水突泥過程進(jìn)行攝像，以分析計(jì)算沉積序列顆粒的位移-應(yīng)變規(guī)律及沉積序列裂紋寬度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述攪拌箱出口處的管道與水槽高度相持平；

或，所述水槽的末端設(shè)置有具有一定高度的水槽擋板，保證水槽內(nèi)水流具有一定高度；

或，所述水槽兩端設(shè)置有支撐架。

3.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述集水箱底部設(shè)置有出口，出口連接能夠通向下水道的排水管。

4.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述沉積箱上設(shè)置有水平刻度和豎向刻度。

5.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述連接活節(jié)用于連接沉積箱和管路，連接接縫處設(shè)置有密封機(jī)構(gòu)，保證接縫處密封性良好。

6.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述透水板上設(shè)置有透水石，透水石上覆蓋至少一層濾紙，沉積箱內(nèi)充填介質(zhì)沉積固結(jié)過程中水分通過透水石下滲，透水板包括設(shè)置在板上的呈陣列的多個(gè)流水通道和用于支撐板的支撐件，以排出沉積箱內(nèi)泥沙沉積固結(jié)過程中滲透的多余水分。

7.如權(quán)利要求1所述的一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災(zāi)變一體化試驗(yàn)裝置，其特征是：所述攝像機(jī)采用光學(xué)系統(tǒng)為XTDIC三維全場(chǎng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變變形測(cè)量系統(tǒng)。

8.基于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置的工作方法，其特征是，包括以下步驟：

檢查各部分是否正常工作，將透水板和透水石及濾紙按順序分別放到各個(gè)沉積箱內(nèi)；

將攪拌箱內(nèi)放滿清水，打開水槽進(jìn)水口閥門，待各個(gè)沉積箱內(nèi)充滿水且水槽內(nèi)水位達(dá)到設(shè)定高度，按設(shè)定的顆粒級(jí)配配置充填介質(zhì)試樣，將試樣倒入攪拌箱內(nèi)并加入定量的水進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?/p>

將除第一個(gè)沉積箱以外的所有沉積箱進(jìn)口處放置擋板，將集水箱排水口打開；

利用流量計(jì)、記錄儀記錄試驗(yàn)過程相關(guān)數(shù)據(jù)，打開水槽進(jìn)水口，使泥沙混合物流入水槽內(nèi)，期間按比例往攪拌箱內(nèi)加入試驗(yàn)試樣和水，待泥沙將第一個(gè)沉積箱沉積到一定高度，關(guān)閉水槽進(jìn)水口閥門；

將第二個(gè)沉積箱進(jìn)水口處擋板放置到第一個(gè)沉積箱進(jìn)水口，繼續(xù)打開出水口閥門，使泥沙沉積到第二個(gè)沉積箱，待第二個(gè)沉積箱泥沙沉積到一定高度，按相同試驗(yàn)步驟依次沉積剩余的沉積箱；

待設(shè)定個(gè)數(shù)的沉積箱均充填完畢后，停止沖水，靜置沉淀并打開沉積箱底部開關(guān)，沉積固結(jié)一定時(shí)間；

根據(jù)拍攝的圖像，分析突水突泥過程中沉積箱內(nèi)沉積序列及泥沙顆粒位移-應(yīng)變規(guī)律。

9.如權(quán)利要求8所述的工作方法，其特征是：沉積箱內(nèi)充填介質(zhì)沉積固結(jié)完成后，連上管路，打開沉積箱與管路之間的連接閥門，觀察突水突泥過程，若未發(fā)生突水突泥，則在沉積箱內(nèi)加水，記錄突水過程；

或，待首次突水突泥災(zāi)害發(fā)生后，觀察突出物的分布形態(tài)，觀察沉積箱內(nèi)充填介質(zhì)的變化特征；在突水突泥頂部緩慢加水，觀察匯水過程及再次突水突泥的時(shí)間和突水情況。

10.如權(quán)利要求8所述的工作方法，其特征是：進(jìn)行不同試驗(yàn)工況水流速度、充填介質(zhì)濃度、運(yùn)移距離或/和顆粒級(jí)配對(duì)溶洞充填介質(zhì)沉積特征的影響，以及顆粒級(jí)配、水頭高度或/和沉積高度對(duì)間歇型突水突泥過程的影響規(guī)律。