[发明专利]一种基于地层弱化的岩溶塌陷模拟实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于地层弱化的岩溶塌陷模拟实验装置，包括岩溶塌陷实验系统、水位控制系统、智能监测系统。岩溶塌陷实验系统用于实现岩溶塌陷模拟实验；水位控制系统，包括供水装置和排水装置，用于存在侧向补给，模拟地下水渗流；智能监测系统，包括土压力传感器、激光位移传感器、CCD相机、LED灯，用于监测土体压力变化和地表位移、变形。本发明还公开了一种基于地层弱化的岩溶塌陷模拟实验方法。本发明实验装置能够实现不同地下水位、不同地层弱化程度以及不同岩溶裂隙宽度情况下岩溶塌陷的模拟，并且实验科学有效，装置简单，操作便利。

主权项

1.一种基于地层弱化的岩溶塌陷模拟实验装置，其特征在于：包括岩溶塌陷实验系统、水位控制系统、智能监测系统；/n所述岩溶塌陷实验系统包括实验箱、溶洞模拟装置以及地层弱化装置；/n其中，实验箱包括土箱（101）、打孔隔板（102）、金属架（103），土箱（101）整体为透明的立方体模型，上部开口；土箱（101）的中部由两块均匀的打孔隔板（102）相隔；土箱（101）四周采用不锈钢金属架（103）保护；土箱（101）的下部开设有一连通口；/n所述溶洞模拟装置包括连接板（201）、闭合板（202）、滑槽（205）、溶洞模拟箱（203）以及出泥管道（204），溶洞模拟箱（203）的上部还固定有连接板（201），连接板（201）中间设有滑槽（205），滑槽（205）中间设有通孔，通孔下部通入溶洞模拟箱（203）内部，通孔的上部正好通过连接板（202）与土箱（101）的连通口接通，溶洞模拟箱（203）的上部与连通口连接处还设有闭合板（202），将闭合板（202）缓慢在所述滑槽205上滑动用于改变通孔的大小并且可以固定开口的大小，通孔的大小即模拟为溶洞裂隙的大小，溶洞模拟箱（203）的下部设有出泥管道（204），塌落下来的泥水落入溶洞模拟箱203中，通过出泥管道204排出；/n所述地层弱化装置包括多个长方形PVC软板（301），多个长方形PVC软板（301）设置于土箱（101）的下部，每层长方形PVC软板（301）之间平铺有土层，将PVC软板（301）渐渐抽离，每抽离一层即实现一层的土体弱化；/n所述水位控制系统包括供水装置和排水装置，用于侧向补给及模拟地下水渗流；/n所述供水装置包括水箱（401）、供水管道（402）、阀门（403）、阻水板（405），所述水箱（401）通过供水管道（402）连接土箱（101），所述供水管道（402）上设有阀门（403），所述阻水板（405）固定在打孔隔板（102）的外侧并可上下抽动，上下抽动阻水板（405）以及调整阀门（403）控制是否有水渗流以及水位的高低；/n所述排水装置包括设置于实验箱侧表面的止水塞（404）以及溶洞模拟箱（203）下方的出泥管道（204）；/n所述智能监测系统包括土压力传感器（502）、激光位移传感器（501），用于监测土体压力变化和地表位移、变形；/n所述土压力传感器（502）包括多个应变式微型土压力盒，埋设于实验箱的下表面，上面均匀填埋土体用于监测土压力变化；/n所述激光位移传感器（501）设置于实验箱上方，用于监测地表沉降。/n