[发明专利]能够模拟锤击振动及流水对岩溶塌陷造成影响的实验装置

说明书

本发明为研究人们在施工过程中产生的锤击振动及自然流水对岩溶塌陷造成的影响设计一种实验装置，该实验装置包括主体模型结构、供排水系统及振动系统，主体模型结构外围包裹一层透明钢化玻璃便于观察，主体模型结构模拟真实的岩溶溶洞，通过供排水系统对主体模型结构的进水和排水模拟自然流水对岩溶塌陷造成的影响，通过振动系统对主体模型结构的锤击模拟打桩震动对岩溶塌陷造成的影响，二者可以单独作用也可以同时作用，能够较真实地模拟施工过程中锤击振动及流水作用下岩溶塌陷的发育过程，为更好地研究岩溶塌陷提供科学依据。

技术领域

本发明涉及岩溶塌陷实验装置，具体地说是一种能够模拟锤击振动及流水对岩溶塌陷造成影响的实验装置。

背景技术

岩溶即喀斯特(KARST)，是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏及岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和塌崩等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。在我国喀斯特地貌分布广、面积大，主要分布在碳酸盐岩出露地区，面积约91～130万平方千米，其中以广西、贵州和云南懂不所占的面积最大，西藏和北方一些地区也有分布，是世界上最大的喀斯特区之一。

岩溶塌陷是岩溶地区特殊的地址灾害类型，它是指隐伏在覆盖层下的可溶岩中存在岩溶空洞，在日然或人为因素作用下，覆盖层物质沿岩溶通道进入岩溶空洞，引起覆盖土体发生漏失，导致地面出现塌陷的自然现象。随着社会的发展和经济的增长，人类活动对覆盖层岩溶区的影响越来越大，尤其是近年来我国大面积的喀斯特地区基础建设快速发展，在人们进行不断的施工中这种塌陷发生的比较突然且快速，对道路、水库及岩土工程都产生巨大的破坏，极易造成人员伤亡与财产损失。因此，设计一种实验装置，来模拟人们在施工过程中产生的锤击振动及流水活动对岩溶塌陷造成的影响，进而更好地研究岩溶塌陷具有一定的科学意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够模拟锤击振动及流水对岩溶塌陷造成影响的实验装置，来模拟施工过程中的锤击振动及流水作用下岩溶塌陷的发育过程，且便于观察，适用于地质灾害的研究。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案是：

一种能够模拟锤击振动及流水对岩溶塌陷造成影响的实验装置，包括主体模型结构、供排水系统及振动系统，其中，

所述主体模型结构包括模拟箱、模拟岩层、岩溶溶洞及覆盖土层，所述模拟箱由透明有机钢化玻璃材料制成，所述模拟岩层设置在模拟箱的内部，且由混凝土浇筑而成，所述岩溶溶洞预制在所述模拟岩层内的底部中央，所述模拟岩层的顶部设有开口，在开口处设置可调整开口大小的扇叶，所述覆盖土层铺设在所述模拟岩层的顶部；

所述供排水系统包括水箱、进水管及排水管，所述进水管的一端连接在所述覆盖土层的侧面，所述进水管的另一端与水箱连接，所述排水管的一端连接在所述岩溶溶洞的底部，所述排水管的另一端与外部集水箱相连接；

所述振动系统包括平行设置在模拟箱长边两侧的轨道、设置在两个轨道上的龙门及设置在龙门横梁上的吊锤，所述吊锤的底部末端可拆卸地连接一锤头。

优选的，所述岩溶溶洞是由整块灰岩岩石切割而成的具有上端开口小、下端腹部隆起形状的结构。

优选的，所述进水管上设有流量计和进水阀门。

优选的，所述排水管上设有抽水机和出水阀门。

优选的，所述模拟箱上预留有监测传感器的接口。

优选的，所述的实验装置还包括控制系统，所述控制系统与流量计、进水阀门、抽水机、出水阀门及监测传感器电性连接。

优选的，所述控制系统还与扇叶和龙门的驱动电机电性连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：