[发明专利]一种充填型岩溶管道系统、其制作方法及再填充方法

权利要求书

1.一种充填型岩溶管道系统，其特征是，包括密闭试验台架，所述密闭试验台架上部设有水压加载空间，试验台架下部铺设岩体相似材料，在所述岩体相似材料中开挖模拟隧道，并在所述岩体相似材料中埋设连接水压加载空间和模拟隧道的充填型岩溶管道，所述岩溶管道内铺设充填物模拟材料，所述密闭试验台架外依次连接压力变送器、水泵和控制装置。

2.如权利要求1所述的一种充填型岩溶管道系统，其特征是，所述充填型岩溶管道内埋设位移监测和渗压监测传感器，用于监测充填物失稳突水的灾变演化信息。

3.如权利要求1所述的一种充填型岩溶管道系统，其特征是，所述充填型岩溶管道能够模拟不同断面形状和走向，在岩体相似材料分层填筑过程中逐步形成。

4.如权利要求1所述的一种充填型岩溶管道系统，其特征是，所述充填型岩溶管道的等效直径不小于5cm。

5.如权利要求1所述的一种充填型岩溶管道系统，其特征是，所述充填物模拟材料具有遇水软化特性，软化系数范围为0-3，充填物模拟材料的弹性模量与岩体相似材料的弹性模量之比不大于1/3。

6.一种如权利要求1所述的充填型岩溶管道系统的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)岩体相似材料填铺，依据工程背景和模型试验相似理论，配制耐水性岩体相似材料，在模型架中分层填铺并夯实，构造实际地层产状；

(2)埋入岩溶管道，当岩体相似材料铺设到岩溶管道所在高度时，在预定位置铺设充填物模拟材料，控制好断面形状和走向，并在设计高度埋设位移、渗压监测传感器，岩体相似材料分层夯实过程中，岩溶管道系统下层截面会发生自然的挤压变形，使最终形成的岩溶管道的管壁有一定的不平整度，更接近工程中的自然形态；

(3)模型体密封，在岩体相似材料顶部，用密封材料对岩体相似材料与密闭试验台架内壁接触部位进行密封，并进行试验台架顶部的密封；

(4)岩体相似材料上部注水，并在预定部位进行隧(巷)道开挖；

(5)对岩溶管道中的充填物模拟材料进行浸润，通过控制装置和水泵按照一定的水头梯度逐步提升水压，观测充填物失稳过程和突水涌泥现象。

7.一种如权利要求1所述的充填型岩溶管道系统的再填充方法，其特征是，包括以下步骤：

A.冲洗已形成的岩溶管道，去除原有充填物模拟材料，并检测管道内监测传感器的工作状态是否正常；

B.在管道壁上涂抹密封材料，防止填筑新的充填物模拟材料后，水沿岩体相似材料和充填物模拟材料间的缝隙流下，造成充填物模拟材料的整体失稳；

C.用坚硬物体封堵岩溶管道下端管口，分层填筑新的充填物模拟材料，并夯实到试验设计的密实度；

D.对岩溶管道中新的充填物模拟材料进行浸润，通过控制装置和水泵按照一定的水头梯度逐步提升水压，观测充填物失稳过程和突水涌泥现象。