[发明专利]陷落柱可视化渗流试验装置

说明书

陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，漏斗口连接有出水管，出水管下方设置带有滤网的容器，容器放置于电子天平上；在底座内设有底部渗板、底座上部连接有预留密封槽的下钢筒，在下钢筒内嵌装可视化圆筒，其上部套装有预留密封槽的上钢筒，在上钢筒内设有顶部渗板，在顶部渗板上方设有轴压加载系统，可视化圆筒还通过进水管连接水压加载系统；水压力采集系统和流量采集系统构成测试系统，水压力采集系统由压力表以及与压力表相连的数据采集仪组成；流量采集系统包括电子天平以及与电子天平相连的电脑终端构成。本发明的装置实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，并定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。

技术领域

本发明属于陷落柱水害防治渗流特性研究，具体涉及一种陷落柱可视化渗流试验装置。

背景技术

陷落柱作为我国华北地区一种特殊的地质构造，多发育于奥陶系石灰岩中，易成为垂向导水通道，形成煤层底板和奥灰水间的水力连通，进而引发大型突水事故，其突水具有滞后性和突发性等特点，是人员伤亡和经济损失最严重的水害类型之一，难以进行预测和防范。

目前，模拟评价陷落柱的形成以及危害程度，以瞬态法和稳态法为主的渗流方法进行，瞬态法多用于难以采集到流体流量(或流出量与蒸发量接近统一数量级)的试验测试，稳态法一般用于可以采集到流体流量的试验测试，实际评价过程中，采用稳态法居多，但是常见的稳态法评价装置都没有采用可视化方案，在试验过程中无法直观感受渗流路径和颗粒的迁移、流失规律，而且试验操作不容易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种陷落柱可视化渗流试验装置，实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，并定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。

陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，底座的漏斗口连接有出水管，出水管的出水口下方设置带有滤网的容器，所述容器放置于电子天平上；在所述底座内设有底部渗板、底座上部连接有预留密封槽的下钢筒，在下钢筒内嵌装可视化圆筒，所述可视化圆筒上部套装有预留密封槽的上钢筒，在上钢筒内设有顶部渗板，在顶部渗板上方设有轴压加载系统，所述可视化圆筒还通过进水管连接水压加载系统；本试验装置还包括由水压力采集系统和流量采集系统构成的测试系统，所述水压力采集系统由设置于进水管上的压力表以及与压力表相连的数据采集仪组成；所述流量采集系统包括所述的电子天平以及与电子天平相连的电脑终端构成。

进一步的，所述可视化圆筒为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm。

进一步的，所述滤网的孔径为100目。

进一步的，所述轴压加载系统以MTS815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒内的活塞上，以此结构为本试验装置提供轴压。

进一步的，所述水压加载系统由供水的水泵、注射加压器以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。

本发明的有益效果：

通过可视化圆筒可实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，其中，观测试验过程中的渗流路径变化规律，结合水压力的观测结果，分析陷落柱阻水能力随颗渗流路径的变化规律，可重现陷落柱的渗流演化灾变过程，而观测试验过程中的颗粒迁移流失规律，再结合电子天平可精确测试渗流过程中的流速变化规律，进而分析陷落柱的变质量渗流过程，找出陷落柱突水灾变判据。

通过设置的水压力采集系统和流量采集系统，能够定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。

附图说明

图1陷落柱可视化渗流试验装置结构剖面图；

图中，1、支架，2、底座，3、底部渗板，4、密封槽，5、可视化圆筒，6、顶部渗板，7、上钢筒，8、活塞，9、压力表，10、进水管，11、注射加压器，12、下钢筒，13、出水管，14、滤网，15、容器，16、电子天平。