[發明專利]一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置

有效

• 申請號: 202011113260.1
• 申請日: 2020-10-17
• 公開（公告）號: CN112161898B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 雷炳霄;張恩重;尉春玲;姜巧巧;丁慶忠;李虎;王國輝;李根林;宿慶偉;王志遠
• 申請（專利權）人: 山東省地礦工程勘察院;濟南軌道交通集團有限公司
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，包括機架，所述機架為固定連接的方框結構，在機架的上部設有表層巖溶帶入滲箱，在機架的側邊設有壓力監測設備，所述表層巖溶帶入滲箱為方形箱體結構，表層巖溶帶入滲箱的頂部為敞口結構并放置有降雨模擬器，其特征在于：所述表層巖溶帶入滲箱內側底部設置有軸對稱的不規則坡面板；及填充覆蓋于不規則坡面板頂面的預設巖料層；所述不規則坡面板上對稱設置有多條獨立裂隙和交叉裂隙；所述不規則坡面板于中心線一側設置管道；所述管道頂面分別與不規則坡面板其最高峰頂、最低峰谷和平滑過渡段頂面平齊；所述獨立裂隙和交叉裂隙下端，及管道下端安裝導電率傳感器和滲壓傳感器模組；所述獨立裂隙、交叉裂隙和管道底部分別連接到外排管；所述外排管外端部設置有流量計、壓力計和取樣管；所述表層巖溶帶入滲箱頂面嵌有一表面流道模擬器；所述表面流道模擬器外部埋入預設巖料層其覆面層內側，且其頂面凸出預設巖料層，且其表面設置有多道裂隙；所述預設巖料層其每一料層內側預埋有濕度計；所述降雨模擬器通過管道連接到均壓泵；所述均壓泵連接到供水箱；所述供水箱內側設置有導電率傳感器；所述表面流道模擬器通過提液泵與供水箱循環連接。

2.根據權利要求1所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：所述表面流道模擬器包括傾斜或水平設置的流渠；所述流渠一端連接有提液泵，另一端連接到供水箱。

3.根據權利要求1所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：所述降雨模擬器包括盤管，所述盤管底面間隔設置有模擬雨水噴頭。

4.根據權利要求1所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：至少一所述獨立裂隙與管道交叉。

5.根據權利要求1所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：至少一所述管道頂面與預設巖料層平齊，且底面連接到外排管。

6.根據權利要求2所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：所述表層巖溶帶入滲箱包括定濕度滲透、環境模擬滲透和飽和滲透；

所述定濕度滲透包括模擬預設巖料層濕度進行實驗，當濕度計檢測各層濕度達到實驗要求時，進行滲透實驗，未達到要求通過噴淋滲透或等待蒸發達到調整濕度閾值段內，其閾值段可模擬大自然天氣進行實驗；使巖料層與現實環境濕度相匹配；

所述環境模擬滲透包括雨水模擬，自然流道滲透模擬，及雨水和自然流道一體模擬，所述雨水模擬具體為：通過調整均壓泵壓力值，從而完成降雨模擬器噴淋雨水強度和雨量；所述自然流道滲透模擬具體為：通過提掖泵將供水箱內的液體循環抽送至流渠，利用流渠上的裂隙將液體送至預設巖料層進行滲透；所述雨水和自然流道一體模擬為上述兩組供液系統同步動作。

7.根據權利要求1所述的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質運移規律的試驗裝置，其特征在于：裂隙和管道其水流檢測如下：

在表層巖溶各個滲透條件下，分別通過滲壓傳感器模組獲取不規則坡面板其獨立裂隙和交叉裂隙的滲壓，從而獲取整個不規則坡面板其各個裂隙的水流數據，同時，通過滲壓傳感器模組獲取整個不規則坡面板其不同位置的管道的滲壓，從而獲取整個不規則坡面板其各個管道的水流數據，另外，通過滲壓傳感器模組還完成不規則坡面板其管道和裂隙交叉的水流數據；由于不規則坡面板采用對稱設置，且在同等實驗條件下，分別得到有管道的不規則坡面板其裂隙水流數據和沒有管道的不規則坡面板其裂隙水流數據；且由于各個裂隙對稱設置，其裂隙水流數據包括各個位置裂隙數據、交叉裂隙數據、是否有管道裂隙數據和管道各個位置裂隙數據；通過對同組數據按照水流大小進行排列。