[发明专利]一种水位波动引起覆盖型岩溶塌陷的模拟装置

说明书

本发明公开了一种水位波动引起覆盖型岩溶塌陷的模拟装置，涉及水文地质学技术领域。该装置包括模拟单元，所述模拟单元的试验箱体的内部空间被第一隔板和第二隔板分割成潜水模拟区、承压水模拟区和过滤区，所述的潜水模拟区内设置有土体，且所述的第一隔板上设置有溶洞模拟孔。所述第一隔板上设置有与溶洞模拟孔同轴布置的渗流筒，所述渗流筒的侧壁上位于承压水模拟区和过滤区内分别设置有第一漏水孔和第二漏水孔，所述的渗流筒内设置有活塞，所述的活塞从上往下依次包括封堵环和封堵板，所述的封堵环和封堵板之间设置有连接杆。该装置能够对每次水位波动所掉落的土体进行收集，从而对岩溶塌陷的发育进程进行定量的分析判断。

技术领域

本发明涉及水文地质学技术领域，具体地说是一种水位波动引起覆盖型岩溶塌陷的模拟装置。

背景技术

岩溶塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下平衡被破坏而产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。引起岩溶塌陷的原因有很多，其中地下水的流动及其水动力条件的改变是岩溶塌陷形成的最重要动力因素，因此，地下水径流集中和强烈的地带，最易产生塌陷。

由于岩溶塌陷的成因比较隐蔽，前期很难被发现，因此岩溶塌陷从表象上来看往往是突然间发生的，这不仅会对人身安全产生威胁，还会对道路交通工程等造成破坏。为此，人们对岩溶塌陷的成因及发育过程进行了一系列的探究，但是岩溶塌陷自身的特殊性，无法实地进行研究，因此一般是借助模拟装置对岩溶塌陷过程进行实验室模拟，从而对岩溶塌陷的成因及发育过程进行研究探索，以求能够为实际生产生活中岩溶塌陷的预测提供科学依据。

目前的用于模拟岩溶塌陷的模拟装置，一般只是简单的通过改变地下水流动及其水动力条件，然后定性的观察土体表面的变换情况。这主要存在以下几方面的问题：

第一，由于是定性观察土体表面的变化情况，因此对实际生产的指导意义不大。

第二，即使能够对土体表面的变化情况进行定量的观察，由于岩溶塌陷的过程往往是土体下表面的土先行掉落形成如图22所示的反向坑洞，而此时土体的上表面往往没有任何变化，或者变化很微小，因此很难观察到土体上表面的变化情况，这也正是岩溶塌陷具有突发性的原因。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种水位波动引起覆盖型岩溶塌陷的模拟装置，该装置能够对每次水位波动所掉落的土体进行收集，从而对岩溶塌陷的发育进程进行定量的分析判断。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种水位波动引起覆盖型岩溶塌陷的模拟装置，包括模拟单元，所述模拟单元的试验箱体的内部空间被第一隔板和第二隔板分割成潜水模拟区、承压水模拟区和过滤区，所述的潜水模拟区内设置有土体，且所述的第一隔板上设置有溶洞模拟孔；

所述第一隔板上设置有与溶洞模拟孔同轴布置的渗流筒，所述渗流筒的侧壁上位于承压水模拟区和过滤区内分别设置有第一漏水孔和第二漏水孔，所述的渗流筒内设置有活塞，所述的活塞从上往下依次包括封堵环和封堵板，所述的封堵环和封堵板之间设置有连接杆；

存在两个工作位置，

当所述的活塞处于第一工作位置时，所述的第一漏水孔被所述的封堵环所封堵，所述的第二漏水孔位于所述的封堵环和封堵板之间；

当所述的活塞处于第二工作位置时，所述的承压水模拟区和过滤区被所述的封堵板所隔绝，且所述的第一漏水孔位于所述的封堵环和封堵板之间。

进一步地，所述试验箱体的底板上设置有排水口，所述的排水口处设置有可拆卸的过滤箱。

进一步地，所述过滤箱的底面上设置有过滤孔，所述的过滤箱内铺设有滤纸，所述试验箱体的底面上设置有连接筒，所述的连接筒插入到所述的过滤箱内，并与所述的过滤箱形成密封连接。