[实用新型]模拟隧道建设诱发岩溶塌陷的物理模型实验装置

说明书

本实用新型公开了模拟隧道建设诱发岩溶塌陷的物理模型实验装置，包括模拟箱、储水箱、U型测压管、水位调节器和定水头溢流箱，所述定水头溢流箱内被隔板分割为供水箱和排水箱，所述模拟箱内从上往下依次设置有监测覆盖层、覆盖层支撑板、挡板、岩溶空腔、含水层和模拟隧道；模拟箱的一侧通过水位调节器安装有定水头溢流箱，能模拟实际隧道建设过程中岩溶隧道涌突水造成的真空吸蚀的过程，并可定量分析其致塌机理，探讨塌陷发生的临界条件，对于进一步研究岩溶塌陷的过程和机理具有一定的指导意义和实用价值。

技术领域

本实用新型属于岩溶塌陷领域，具体涉及一种模拟隧道建设诱发岩溶塌陷的物理模型实验装置。

背景技术

岩溶塌陷的过程具有隐蔽性和突发性。岩溶洞隙被覆盖层所覆盖，在塌陷发生前，很难通过现有技术手段提前查明并进行预防，一般是在岩溶塌陷发生后通过对塌陷处的地质环境条件以及影响因数等进行调查和分析，并根据调查结果提出防治和避灾措施。

地下水是岩溶塌陷形成过程中最积极、最活跃的因素，地下水运动是岩溶塌陷产生中最主要的致塌力。地下水位于覆盖层下方且没有接触，一般不发生潜流，覆盖层的气密性较好，隧道建设造成地下水位下降，使岩溶空腔内压力改变，并作用于覆盖层，使覆盖层土体发生变形，进而造成岩溶塌陷，这种因空腔压力变化而造成的岩溶塌陷为真空吸蚀。在现有技术中还没有一种试验装置，专门针对这种真空吸蚀的过程分析其致塌机理。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟隧道建设诱发岩溶塌陷的物理模型实验装置，该装置能模拟实际隧道建设过程中岩溶隧道涌突水造成的真空吸蚀的过程，并可定量分析其致塌机理。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

模拟隧道建设诱发岩溶塌陷的物理模型实验装置，包括模拟箱和储水箱，模拟箱外侧设有定水头溢流箱，定水头溢流箱内被隔板分隔为排水箱和供水箱，供水箱通过供水管与设置在储水箱内的水泵连接，排水箱通过排水管与储水箱连接，模拟箱内从上往下依次设置有监测覆盖层、覆盖层支撑板和岩溶空腔，覆盖层支撑板中间开有作为诱发变形区域的通孔，通孔处设有U型测压管，所述模拟箱内还设有挡板、含水层和模拟隧道，所述挡板的四周边缘开有数个通气孔且位于覆盖层支撑板和岩溶空腔之间，所述含水层和模拟隧道均位于岩溶空腔的下方，且含水层位于模拟隧道的上方，含水层通过溢流管与供水箱连接；模拟隧道为半圆柱形且外壁上均匀开有数个小孔，模拟隧道通过出水管连接有定量排水阀，定量排水阀上设有带有刻度值的水阀开关。

进一步地，所述定水头溢流箱通过水位调节器安装在模拟箱外侧，所述水位调节器包括调节螺杆、调节手柄、上支座、下支座和带有螺纹的支耳，上支座安装在模拟箱顶部一侧，下支座安装在模拟箱底部且位于上支座下方，调节螺杆依次穿过上支座和支耳与下支座转动连接，且调节螺杆的顶部安装有调节手柄，所述支耳与定水头溢流箱固定连接。

进一步地，所述模拟箱采用有机玻璃制成。

进一步地，所述U型测压管任意一个端口通过橡胶软皮管与覆盖层支撑板上的通孔连接。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过在模拟箱内设置监测覆盖层、覆盖层支撑板、挡板、岩溶空腔、含水层和模拟隧道以及在模拟箱的一侧设置定水头溢流箱，能模拟实际隧道建设过程中岩溶隧道涌突水造成的真空吸蚀的过程，并可定量分析其致塌机理，探讨塌陷发生的临界条件，对于进一步研究岩溶塌陷的过程和机理具有一定的指导意义和实用价值；

(2)在模拟箱内设置挡板，可防止覆盖层的粘土落入含水层内，同时在边缘处开有通孔，有利于空气的流通；

(3)通过在模拟隧道上设置定量排水阀，并在排水阀设带有刻度的水阀开关，可精确控制排水量，从而实现模拟隧道涌水量大小；

(4)可多次重复使用、监测数据多和规律性强。

附图说明