[發(fā)明專(zhuān)利]一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011113260.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112161898B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷炳霄;張恩重;尉春玲;姜巧巧;丁慶忠;李虎;王國(guó)輝;李根林;宿慶偉;王志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東省地礦工程勘察院;濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N13/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬巖溶裂隙?管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架，所述機(jī)架為固定連接的方框結(jié)構(gòu)，在機(jī)架的上部設(shè)有表層巖溶帶入滲箱，在機(jī)架的側(cè)邊設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述表層巖溶帶入滲箱為方形箱體結(jié)構(gòu)，表層巖溶帶入滲箱的頂部為敞口結(jié)構(gòu)并放置有降雨模擬器，所述表層巖溶帶入滲箱內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有軸對(duì)稱(chēng)的不規(guī)則坡面板；及填充覆蓋于不規(guī)則坡面板頂面的預(yù)設(shè)巖料層；所述不規(guī)則坡面板上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有多條獨(dú)立裂隙和交叉裂隙；本發(fā)明的模擬巖溶裂隙?管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，普遍性強(qiáng)，能夠充分模擬出各個(gè)巖溶裂隙?管道結(jié)構(gòu)真實(shí)結(jié)構(gòu)，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠進(jìn)行對(duì)稱(chēng)式觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，有助于后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比整理和分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，屬于水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于巖溶發(fā)育的特殊時(shí)空變化使巖溶含水介質(zhì)存在很強(qiáng)的各項(xiàng)異性和非均質(zhì)性，巖溶區(qū)發(fā)育的裂隙、管道使巖溶水存在區(qū)別于均質(zhì)孔隙介質(zhì)中地下水的特征：層流與紊流共生、有壓與無(wú)壓共存、水流運(yùn)動(dòng)方向局部與整體不一致、缺乏統(tǒng)一的區(qū)域地下水位、分布不均勻等；巖溶區(qū)常存在工程性缺水干旱；在各大礦渣、赤泥和粉煤灰堆場(chǎng)，由于巖溶地質(zhì)環(huán)境的脆弱性，堆場(chǎng)荷載增大常引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)，如巖溶含水結(jié)構(gòu)無(wú)限破壞和持續(xù)滲漏污染等；巖溶孔洞的存在常引發(fā)巖溶塌陷；巖溶地下空間工程施工和采礦過(guò)程也常遭遇突水、突泥等問(wèn)題。巖溶含水介質(zhì)以及其水動(dòng)力特征的不確定性大大增加了治理巖溶地下水工程環(huán)境問(wèn)題的難度；為此，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01920755851.5，公開(kāi)了一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，它包括機(jī)架，機(jī)架上部設(shè)表層巖溶帶入滲箱，機(jī)架側(cè)邊設(shè)壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備，表層巖溶帶入滲箱頂部為敞口結(jié)構(gòu)并放置降雨模擬器，表層巖溶帶入滲箱底部一側(cè)連接大裂隙板，另一側(cè)連接三塊小裂隙板，小裂隙板底端與大裂隙板側(cè)邊連接并呈V型結(jié)構(gòu)，大裂隙板和小裂隙板內(nèi)部設(shè)大裂縫和小裂縫，在大裂隙板、小裂隙板側(cè)邊和表層巖溶帶入滲箱底部均設(shè)若干測(cè)壓管接頭，但其采用規(guī)則化和平面化對(duì)裂隙和管道進(jìn)行模擬，且無(wú)法監(jiān)測(cè)各點(diǎn)溶質(zhì)濃度，其實(shí)驗(yàn)得出的規(guī)律與自然界實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)的水流和溶質(zhì)運(yùn)移相差偏大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，普遍性強(qiáng)，能夠充分模擬出各個(gè)巖溶裂隙-管道結(jié)構(gòu)真實(shí)結(jié)構(gòu)，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠進(jìn)行對(duì)稱(chēng)式觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明的模擬巖溶裂隙-管道水流及溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架，所述機(jī)架為固定連接的方框結(jié)構(gòu)，在機(jī)架的上部設(shè)有表層巖溶帶入滲箱，在機(jī)架的側(cè)邊設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述表層巖溶帶入滲箱為方形箱體結(jié)構(gòu)，表層巖溶帶入滲箱的頂部為敞口結(jié)構(gòu)并放置有降雨模擬器，所述表層巖溶帶入滲箱內(nèi)側(cè)底部軸對(duì)稱(chēng)的不規(guī)則坡面板，其中，其對(duì)稱(chēng)軸設(shè)置于不規(guī)則坡面板中心，且垂直于地面；及填充覆蓋于不規(guī)則坡面板頂面的預(yù)設(shè)巖料層；所述不規(guī)則坡面板上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有多條獨(dú)立裂隙和交叉裂隙；所述不規(guī)則坡面板于中心線一側(cè)設(shè)置管道；所述管道頂面分別與不規(guī)則坡面板其最高峰頂、最低峰谷和平滑過(guò)渡段頂面平齊；所述獨(dú)立裂隙和交叉裂隙下端，及管道下端安裝導(dǎo)電率傳感器和滲壓傳感器模組；所述獨(dú)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(shè)置有流量計(jì)、壓力計(jì)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(yù)設(shè)巖料層其覆面層內(nèi)側(cè)，且其頂面凸出預(yù)設(shè)巖料層，且其表面設(shè)置有多道裂隙；所述預(yù)設(shè)巖料層其每一料層內(nèi)側(cè)預(yù)埋有濕度計(jì)；所述降雨模擬器通過(guò)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(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電率傳感器；所述表面流道模擬器通過(guò)提液泵與供水箱循環(huán)連接, 不規(guī)則坡面板其裂隙模擬巖石裂隙，而其上部的預(yù)設(shè)巖料層其層料模擬可溶性巖石料；通過(guò)可溶性巖石料進(jìn)入到不規(guī)則坡面板其裂隙和管道內(nèi)，形成巖溶滲透過(guò)程；其中，預(yù)設(shè)巖料層和不規(guī)則坡面板其裂隙組成巖溶裂隙，管道和不規(guī)則坡面板組成巖溶管道，從而完成巖溶其流動(dòng)模擬和溶質(zhì)運(yùn)移模擬。

進(jìn)一步地，所述表面流道模擬器包括傾斜或水平設(shè)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。

進(jìn)一步地，所述降雨模擬器包括盤(pán)管，所述盤(pán)管底面間隔設(shè)置有模擬雨水噴頭。