[发明专利]一种地下溶洞模型制备方法

说明书

本发明公开了一种地下溶洞模型制备方法，通过现场勘察和地质资料，根据现场工程情况确定溶洞位置和形状；之后根据溶洞形状制作模具，将磁流变材料和导电线圈放入模具内，对导电线圈通电，产生磁场，使得磁流变材料固化成型，拆除模具，得到溶洞芯模；之后根据地质资料选择相似材料浇注地质模型，在浇注过程中将溶洞芯模预埋在地质模型内，在此过程中一直保持溶洞芯模内导电线圈通电；最后对溶洞芯模内导电线圈断电，磁场消失，磁流变材料恢复成流体，使得溶洞成型，即完成地下溶洞模型制备。本发明所用到的材料易得、成本较低，制备过程中操作简单，溶洞芯模溶解过程中对结构无损，所制得的地下溶洞模型模拟效果好。

技术领域

本发明属于土木建筑工程领域，涉及一种模拟实验技术，具体涉及一种地下溶洞模型制备方法，可用于有溶洞研究需要的实验室、工地、学校等，提高溶洞的真实性，增强溶洞实验数据的准确性。

背景技术

目前存在的溶洞塑造方法主要有内部填充泡沫再用酒精浸泡或者注入酒精或内部放置冰块融化，此方法具有以下缺点：

(1)内部塑造溶洞情况不明，不能准确判断泡沫溶解情况也难以观察溶洞形成效果。

(2)泡沫相对模拟的岩层强度很低，在浇筑的过程中很容易发生破坏，影响最终形成效果。

(3)使用酒精透过开孔溶解泡沫，往往需要通过压缩机保持内部酒精流动，难以保持稳定溶解。

(4)在浸泡的过程中模拟的岩层会和酒精发生水化反应，影响最后实验数据的准确性。

(5)用泡沫进行填充，在其软化的过程中容易造成溶剂流通管堵孔。

(6)用泡沫进行溶洞模拟时由于泡沫中间有缝隙，导致模拟岩层的浆液因为自重流入缝隙之中，模拟出来的溶洞和实际差距较大。

(7)注入酒精法最后模具难以拆除，因模具具有一定强度，最终影响实验效果。

磁流变材料是一种新型的功能材料，它会随着外部磁场的增大从液态逐渐转为固态。能在强磁场的作用下变得坚固。现今这种材料常常被运用于减震器、刹车器和阻尼器中，然而现有技术中还没有将该材料用于土建领域，如果能通过将此材料运用于溶洞模拟上，将解决上述问题，提供一种实用性较强的方案。

发明内容

本发明的目的就是为了针对上述问题而提出的一种新型模型实验溶洞的制备方法，解决现有技术中不能很好模拟溶洞地质环境的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种地下溶洞模型制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过现场勘察和地质资料，根据现场工程情况确定溶洞位置和形状；

步骤2、根据溶洞形状制作模具，将磁流变材料和导电线圈放入模具内，对导电线圈通电，产生磁场，使得磁流变材料固化成型，拆除模具，得到溶洞芯模；

步骤3、根据地质资料选择相似材料浇注地质模型，在浇注过程中将溶洞芯模预埋在地质模型内，在此过程中一直保持溶洞芯模内导电线圈通电；

步骤4、对溶洞芯模内导电线圈断电，磁场消失，磁流变材料恢复成流体，使得溶洞成型，即完成地下溶洞模型制备。

进一步地，步骤3中，所述地质模型的浇注方法如下：

步骤3.1、通过正交实验挑选和实际工况物理指标最接近的相似材料的用料比例；

步骤3.2、制作用于浇注地质模型的模型箱，在模型箱内底部浇注底层模拟低风化岩层，并根据现场工程溶洞位置将溶洞芯模安装在相应的位置；

步骤3.3、待底层模拟低风化岩层初凝后，在其上浇注中层模拟中风化岩层，并安装实验数据收集装置；