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原文传递模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备和方法

专利名称：	模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备和方法
摘要：	本发明公开了一种模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备和方法，涉及地质工程技术领域，模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备包括：基座；模型箱支架；模型箱，模型箱设有排水口，模型箱填充试验土体配比材料；承压水模拟水箱，承压水模拟水箱上设有多个过水孔，每个过水孔配合有过水封堵件；多个软管，多个软管可拆卸且可选择位置地连接在多个过水孔中的一部分，软管上设有多个出水孔；刚性抽水管，刚性抽水管上设有多个抽水孔，每个抽水孔可拆卸地配合有抽水封堵件；抽水泵；监测装置。根据本发明实施例的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备能够模拟多层承压水开采的耦合致灾过程，具有功能丰富、适用性强等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国地质大学(北京)
发明人：	王飞永;李飞达;王涪江;李国庆
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-25T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311391403.9
公开号：	CN117110586A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	金凤鸣
分类号：	G01N33/24;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/24
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路29号
主权项：	1.一种模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，包括：基座；模型箱支架，所述模型箱支架设在所述基座上；模型箱，所述模型箱设在所述模型箱支架上且所述模型箱的底板与所述基座间隔开，所述模型箱的底部设有排水口，所述模型箱的上表面敞开，所述模型箱内适于填充试验土体配比材料；承压水模拟水箱，所述承压水模拟水箱设在所述模型箱的围板上，所述承压水模拟水箱的顶部设有注水口，所述注水口与供水水源连通，所述承压水模拟水箱上设有与所述模型箱内连通且阵列排布的多个过水孔，每个所述过水孔可拆卸地配合有过水封堵件；多个软管，多个所述软管可拆卸且可选择位置地连接在多个所述过水孔中的一部分上，所述软管适于埋设在所述试验土体配比材料内，所述软管上设有多个出水孔，多个出水孔排列为沿所在软管轴向间隔设置的多组且每组包括沿所在软管周向间隔设置的多个所述出水孔，在水平方向和竖直方向上相邻的两个所述软管之间间隔一个所述过水孔；刚性抽水管，所述刚性抽水管沿竖直方向定向且可水平移动地设在所述模型箱内，所述刚性抽水管适于至少部分埋设在所述试验土体配比材料内，所述刚性抽水管上设有多个抽水孔，多个所述抽水孔排列为沿所述刚性抽水管轴向间隔设置的多组且每组包括沿所述刚性抽水管的周向间隔设置的多个所述抽水孔，每个所述抽水孔可拆卸地配合有抽水封堵件，每个所述过水孔、所述出水孔和所述抽水孔均覆盖有过滤网；抽水泵，所述抽水泵与所述刚性抽水管连通；监测装置，所述监测装置用于监测所述模型箱内的所述试验土体配比材料且至少包括孔隙水压计、土体应力监测装置、土体应变监测装置、表面光学监测装置中的一种或几种。 2.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，所述承压水模拟水箱为四个且分别设置在所述模型箱在水平面上的四个拐角处。 3.根据权利要求2所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，所述供水水源为供水箱，所述供水箱设在所述基座上且分别与四个所述承压水模拟水箱连通。 4.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，所述模型箱的围板为透明材料件。 5.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，所述排水口为两个且分别设置在所述模型箱的底板的两个对角处。 6.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，所述基座上设有物料备置场，所述物料备置场上设有龙门吊。 7.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，还包括辅助梯，所述辅助梯从所述基座延伸至所述模型箱的上边沿。 8.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，相邻的两个所述过水孔之间的距离为7.5-12.5厘米，在所述软管的长度方向上相邻的两个所述出水孔之间的距离为7.5-12.5厘米，在所述软管的周向上相邻的两个所述出水孔之间间隔120度。 9.根据权利要求1所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，其特征在于，在所述刚性抽水管的轴向上相邻的两个所述抽水孔之间的距离为4-6厘米，在所述刚性抽水管的周向上相邻的两个所述抽水孔之间间隔90度。 10.一种模拟承压水开采诱发地面沉降的试验方法，其特征在于，采用根据权利要求1-9中任一项所述的模拟承压水开采诱发地面沉降的试验设备，包括以下步骤：根据需要模拟的承压水层的位置打开对应位置的所述过水孔的所述过水封堵件；在打开的所述过水孔中的一部分上连接所述软管，使在水平方向和竖直方向上相邻的两个所述软管之间间隔一个所述过水孔；根据需要模拟的抽水位置打开对应位置的所述抽水孔的所述抽水封堵件并调整所述刚性抽水管的水平位置；根据需要模拟的地质条件确定所述试验土体配比材料的组成与配比，将所述试验土体配比材料填充在所述模型箱内且在填充过程中安装所述监测装置并埋设所述软管和所述刚性抽水管；通过所述供水水源向所述承压水模拟水箱内注水；等待预定时间，控制所述抽水泵运行，使所述刚性抽水管进行抽水；通过所述监测装置采集试验数据。