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原文传递一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统及试验方法

专利名称：	一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统及试验方法
摘要：	本发明公开了一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统及试验方法，该系统包括主体箱、环绕分层进水箱、定水头水箱、抽水装置和数据采集系统，主体箱内铺设砂粘土试样，环绕分层进水箱三面环绕密封于主体箱外侧，主体箱侧壁分布有与环绕分层进水箱联通的进水孔一；定水头水箱底部设置升降机，并分别通过管路连接水源池和环绕分层进水箱；抽水装置包括抽水井、蠕动泵和硅胶管，抽水井包括井壁和抽水井实体，抽水井通过硅胶管和蠕动泵与沉淀池相连，沉淀池通过管路连接水源池。本发明所公开的试验系统及试验方法充分考虑抽水井因素和地下水三维补给条件，可用于不同抽水条件下土体变形、沉降传递及地面沉降全过程的宏细观演化机理和规律研究。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东大学
发明人：	贾超;狄胜同;张少鹏;丁朋朋;刘森;卫如春;杨霄;张晓伟;杨帆
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN201911306085.5
公开号：	CN111103418A
代理机构：	青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘娜
分类号：	G01N33/24;G01N15/00;G01N3/12;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N33;G01N15;G01N3;G01N33/24;G01N15/00;G01N3/12;G01N3/06
申请人地址：	250013 山东省青岛市即墨区滨海路72号
主权项：	1.一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，包括主体箱、环绕分层进水箱、定水头水箱、抽水装置和数据采集系统，所述主体箱内铺设有砂粘土试样，所述环绕分层进水箱三面环绕密封于主体箱外侧，所述主体箱侧壁上分布有数个与环绕分层进水箱联通的进水孔一；所述定水头水箱底部设置升降机，并分别通过管路连接水源池和环绕分层进水箱；所述抽水装置包括抽水井、蠕动泵和硅胶管，所述抽水井包括井壁和位于井壁内的抽水井实体，所述抽水井通过硅胶管和蠕动泵与沉淀池相连，所述抽水井埋设到主体箱底部，所述沉淀池通过管路连接水源池；所述数据采集系统包括位移监测装置、应变监测装置、土压力监测装置、孔隙水压力监测装置、数码成像记录装置、计算机以及PIV粒子图像测速分析系统。 2.根据权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述环绕分层进水箱内部分为相互独立的上下两层箱体，所述定水头水箱包括两个，分别与环绕分层进水箱的上下两层箱体通过管路连接。 3.根据权利要求2所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述环绕分层进水箱为密闭箱体结构，上下两层箱体上分别开设排气孔与进水孔二。 4.根据权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述井壁由两层相互嵌套的滤网构成，所述抽水井实体可从井壁中抽出，所述井壁的两层滤网之间在抽水层位填充6-8d50粒径的碎砂石，在非抽水层位填充黏土球并压实。 5.根据权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述主体箱为无盖箱体结构，前侧面设置观察窗和刻度标记，所述观察窗位于抽水井的位置处；所述主体箱内壁位于进水孔一的位置处设置过滤筛网。 6.根据权利要求5所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述主体箱外围间隔设置纵横组合的有机玻璃肋板进行固定，所述主体箱为全透明结构。 7.根据权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述定水头水箱上部设置溢流孔，所述溢流孔通过管路连接水源池。 8.根据权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述位移监测装置包括设置于主体箱内部的分层沉降标和与其连接的沉降数据采集仪，所述应变监测装置包括设置于主体箱内部的应变传感器和与其连接的光纤应变监测仪，所述土压力监测装置包括设置于主体箱内部的土压力传感器和与其连接的电阻应变采集仪，所述孔隙水压力监测装置包括设置于主体箱内部的孔隙水压力传感器和与其连接的电阻应变采集仪。 9.根据权利要求8所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，其特征在于，所述沉降数据采集仪、光纤应变监测仪、电阻应变采集仪均与计算机相连，所述数码成像记录装置通过PIV粒子图像测速分析系统与计算机相连。 10.一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种抽取承压水引发地面沉降的模拟试验系统，包括如下过程： (1)将抽水井安装固定于主体箱内，在井壁的抽水层位填充6-8d50粒径的碎砂石，在非抽水层位填充黏土球并压实； (2)向主体箱内铺设砂粘土试样，并在铺设过程中布设位移监测装置、应变监测装置、土压力监测装置和孔隙水压力监测装置；同时通过定水头水箱向环绕分层进水箱中缓慢注水，水通过进水孔一进入主体箱内，使土体缓慢逐层饱和； (3)利用升降机调节定水头水箱至设计承压水位高度，当土体变形及孔隙水压达到稳定状态以及定水头水箱水位不再下降后，达到试验前稳定状态； (4)将井壁中的抽水井实体抽出，将硅胶管伸入到抽水井底部，启动蠕动泵，模拟抽取承压水的过程，在定水头试验条件下，水源池持续向定水头水箱供水，保持定水头水箱的水位不变；在变水头试验条件下，水源池停止向定水头水箱供水； (5)在抽水过程中，数据采集系统通过位移监测装置、应变监测装置、土压力监测装置、孔隙水压力监测装置实时采集记录试验过程数据，并通过计算机相应软件对试验数据进行实时分析。
所属类别：	发明专利