[发明专利]一种用于模拟地下开采的实验方法

权利要求书

1.一种用于模拟地下开采的实验方法，其铸模特征在于：铸模前，在一个尺寸为50cm×50cm×50cm正六面体的模型内置入一个直角六面体胶囊，胶囊的尺寸为15cm×15cm×8cm，水平截面为正方形，竖直截面为矩形，胶囊本身要有一定的刚性，以不受其他外力作用时能保持其原来形状为度；但其刚性又不能太强，以其在中空状态下受很低围压的作用体积就能变小为度，胶囊上部有一个注液口，通过注液口进行注液；下部连接一个导管，通过下部导管可将液体排到一个盛液器中，并安装一个阀门来控制排液量，，向胶囊中注满盐水，使液体的比重等于熔融体的比重1.14，且关闭阀门，在模型内置两个钢化柱，铸模前，将盛满液体的胶囊置入设计的钢化柱位置上，然后进行铸模，根据要铸成模型的体积，将明胶、甘油和水混合，加热搅拌，直至达到熔融状态，当温度降到接近40℃的时候，进行铸模，将接近凝固点的熔体倒入安装好的模具内，使熔体的深度等于设计模型体的高度，几小时后，凝固成模型体。

2.按照权利要求1所述一种用于模拟地下开采的实验方法，其材料特征在于：所述模型的材料由明胶、甘油和水混合比为3:5:12制成，该材料具有较低的弹性模量和较大的泊松比，因此建立一个小模型就可以模拟出岩体变形现象。

3.按照权利要求1所述一种用于模拟地下开采的实验方法，其开挖模拟特征在于：

(1)不同厚度的开挖模拟

当模型充分固结后，打开下部导管的阀门，把盐水从胶囊里排出，通过下部导管将排出液体输入模型旁的盛液器内，通过胶囊上的阀门控制注入容器中盐水的量来模拟不同厚度的地下采区的开挖作用。

(2)不同深度的开挖模拟

在铸模时，通过移动胶囊在钢化柱上的位置来预先设定地下采区的深度，然后在此基础上，实现不同深度地下采区的开挖模拟。

4.按照权利要求1所述一种用于模拟地下开采的实验方法，其变形观测特征在于：

(1)地表下沉盆地形状的观测

将具有明显对比色的液体缓缓倒在模型围岩上表面的中心部位，在彩色液扩展的过程中，观察液体俯视图的形状变化，可及时捕捉到最大尺寸盆地边缘作为封闭曲线的形状，即为盆地边缘的形状；

(2)地表变形监测

①平面位移监测

在模型上表面设置几条相互垂直的观测线，并在观测线上设置一些观测点，在相应的点位上刺入极细金属短线，短线的另一端与要观测的模型表面齐平，作为觇标，分别在开挖前后的两种状态下，使用高像素的相机，对模型进行拍照，然后根据点位的变化，得到各点的平面位移，为了提高位移测量的精度，需将相机的位置固定，并使相机拍照方向垂直于模型上表面，还要使相机的聚焦点对准最感兴趣的部位上，为了对位移进行精确测量，在模型局部摆放比例尺，并对这一局部进行短距离拍照，将拍照得到的模型变形信息输入电脑，通过软件计算出模型上觇标的高精度位移；

②沉陷量监测

将地表下沉盆地中的液体吸出，然后缓慢浇入调制好的石膏浆，尽量保证每个沉陷部位都浇入到位，石膏浆应成稀薄状，不要过于稠，浇入高度为模拟开挖前模型上表面的高度，待石膏浆干结后，标定好石膏体不同部位和前面设置的观测线的位置关系，然后取出石膏体，按照不同观测线将其切开，这样通过测量石膏体的厚度，就可以测定不同位置的沉陷量。