[发明专利]一种含水层底部疏放水井渗流试验模型装置

说明书

本发明公开一种含水层底部疏放水井渗流试验模型装置，包括扇形、空心的仅上端开口的渗流砂箱体，渗流砂箱体内填充有砂体，渗流砂箱体内设置有水位监测系统，渗流砂箱体包括前侧板、后侧板和圆弧外侧板，渗流砂箱体边缘沿其圆弧外侧板设置有稳压槽，圆弧外侧板上设置有至少两组高度不同的进水口和出水口，圆弧内侧板上开设有若干透水孔，渗流砂箱体内靠近其圆心位置设置有扇形的疏放水井，疏放水井底部设置有疏放水口，所述渗流砂箱体底面上设置有饱和进水口，疏放水口、饱和进水口、进水口和出水口分别连接有供水循环系统。与现有技术相比，本发明具有结构简单、适用性强、经济节约的特点，实现对含水层底部疏放水井渗流特征的研究。

技术领域

本发明属于含水层底部疏放水井渗流技术领域，具体涉及一种含水层底部疏放水井渗流试验模型装置。

背景技术

深入地面以下开发利用地下空间及能源资源是21世纪人类工程活动的主要课题，我国是世界隧道和地下工程最多、发展最快、水文地质及结构形式最复杂的国家，复杂的水文地质条件对地下工程施工带来诸多困难。地下工程施工扰动围岩体形成不同程度的扰动裂隙，其贯穿联通是形成突水、涌砂、突泥等灾害的重要通道，对工程与生命财产安全构成严重威胁。

超前探测并对含水层（体）进行疏水降压是解决水体下工程施工发生突水溃砂灾害的有效手段。对于深部地下工程施工，地面施工钻孔进行抽排水降压，钻进深度往往要800m以上，时间长、费用高，在地下空间向上施工仰斜孔（钻进长度通常小于100m）对含水层（体）进行疏水降压更为经济、合理。

仰斜疏放水孔由含水层底部进入含水层，含水层体内水流依靠渗流梯度及自重向下渗流，这与传统意义上地面的抽排水井渗流规律不同。传统的适用于地面的抽排水井渗流规律的Dipuit-Thiem公式已不再适合计算疏放水井的渗流规律。在疏放水井渗流特征方面，疏放水井的井径、井长及疏放水井底开闭对疏放水渗流特征有着显著影响，进而影响地下工作面进行疏水降压时疏放水井的布设方案；然而，目前还没有适用于研究疏放水井渗流特征的模型及方法。

发明内容

为解决传统的适用于地面的抽排水井渗流规律的Dipuit-Thiem公式已不再适合计算疏放水井的渗流规律的问题，本发明提供一种含水层底部疏放水井渗流试验模型装置，具有结构简单、适用性强、经济节约的特点，实现对含水层底部疏放水井渗流特征的研究，能有效的揭示动静储量水对疏放水井非稳定渗流阶段的定量补给特征，揭示含水层底部疏放水井井长、井径以及含水层的厚度、孔隙水压力等因素对非完整疏放水井渗流特征的影响关系，为采用含水层底部疏放水试验测试含水层水文地质参数的方法并推导相关理论公式等方面提供物理模型研究基础。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种含水层底部疏放水井渗流试验模型装置，包括扇形、空心的仅上端开口的渗流砂箱体，渗流砂箱体内填充有砂体，渗流砂箱体内设置有水位监测系统，渗流砂箱体包括前侧板、后侧板和圆弧外侧板，渗流砂箱体边缘沿其圆弧外侧板设置有稳压槽，稳压槽的圆弧外侧板上设置有至少两组高度不同的进水口和出水口，稳压槽的圆弧内侧板上开设有若干透水孔，渗流砂箱体内靠近其圆心位置设置有扇形的疏放水井，疏放水井底部设置有疏放水口，所述渗流砂箱体底面上设置有饱和进水口，所述疏放水口、饱和进水口、进水口和出水口分别连接有供水循环系统。

所述疏放水井包括井管，井管壁上开设有透水孔，所述前侧板和后侧板内侧壁上靠近渗流砂箱体圆心位置分别设置有疏放水井插槽，所述井管插在疏放水井插槽内从而卡接在渗流砂箱体上，所述疏放水井顶部放置有井盖；所述井管为多段子管组成，子管的弧形长度与井管的弧形长度一致。

所述井管底部设有用于支撑井管的水平的拆卸插板，所述渗流砂箱体底部靠近其圆心位置开设有拆卸插槽，拆卸插板的一端通过插在拆卸插槽内固定在渗流砂箱体上，所述疏放水口设置在拆卸插板上，井管与井盖、前侧板、后侧板、拆卸插板形成扇形的疏放水井，所述拆卸插板的整体尺寸大于所需研究的最大疏放水井的横截面尺寸。