[发明专利]承压断层采动活化与突水通道形成过程相似试验装置及可视化方法

摘要

本发明公开了一种承压断层采动活化与突水通道形成过程相似试验装置及可视化方法，涉及含断层构造煤层底板突水相似试验技术领域，其包括试验架，侧板，加载板，透明玻璃挡板，相似模型存放腔，侧压加载系统，垂直加载系统，水压加载系统，信号采集与处理系统，相似模型；相似模型铺设过程中，在预定位置同步埋设应力、位移、渗压、温度等多元信息传感器，采用分布式光纤光栅技术进行监测，试验中通过侧压加载系统和垂直加载系统加载随埋深线性增大的水平载荷和均布竖向垂直载荷，能模拟煤系地层的真实受力状态，直接用水力模拟承压水，能够真实反演承压水在采动断层活化裂隙内的渗透、冲刷作用及形成突水通道的过程，方法简单、过程可视化程度高。

主权项

1.一种承压断层采动活化与突水通道形成过程相似试验装置，包括试验架(1)，侧板(2)，加载板(3)，透明玻璃挡板(4)和相似模型存放腔(5)，其特征在于：还包括侧压加载系统(6)，垂直加载系统(7)，水压加载系统(8)，信号采集处理系统(9)和相似模型(10)，所述试验架(1)包括底座(1‑1)，顶梁(1‑2)和竖梁(1‑3)，所述底座(1‑1)连接有竖梁(1‑3)，所述竖梁(1‑3)连接有顶梁(1‑2)，所述底座(1‑1)上竖向连接有两个侧板(2)；所述透明玻璃挡板(4)包括前透明玻璃挡板(4‑1)，后透明玻璃挡板(4‑2)，透明玻璃挡板左竖向凹槽(4‑3)，透明玻璃挡板右竖向凹槽(4‑4)和开挖窗口(4‑5)，所述底座(1‑1)和侧板(2)连接有前透明玻璃挡板(4‑1)和后透明玻璃挡板(4‑2)，所述前透明玻璃挡板(4‑1)和后透明玻璃挡板(4‑2)上各设有一个透明玻璃挡板左竖向凹槽(4‑3)和透明玻璃挡板右竖向凹槽(4‑4)，所述加载板(3)包括竖向布置的加载板(3‑1)和水平布置的加载板(3‑2)，所述透明玻璃挡板左竖向凹槽(4‑3)和透明玻璃挡板右竖向凹槽(4‑4)的宽度大于竖向布置的加载板(3‑1)的厚度，所述透明玻璃挡板左竖向凹槽(4‑3)和透明玻璃挡板右竖向凹槽(4‑4)内密封连接有竖向布置的加载板(3‑1)；所述底座(1‑1)，侧板(2)，前透明玻璃挡板(4‑1)和后透明玻璃挡板(4‑2)构成相似模型存放腔(5)，所述竖梁(1‑3)连接有侧压加载系统(6)，所述顶梁(1‑2)连接有垂直加载系统(7)，所述相似模型存放腔(5)底部的底座(1‑1)连接有水压加载系统(8)，所述相似模型存放腔(5)内连接有相似模型(10)，所述相似模型(10)连接有信号采集与处理系统(9)；所述相似模型(10)包括煤层底板(10‑1)，开采煤层(10‑2)，煤层顶板(10‑3)和承压断层(10‑4)，所述煤层底板(10‑1)的原料包括细砂，滑石粉，高岭土，石膏，水泥，凡士林，硅油和水；所述开采煤层(10‑2)的原料包括煤粉，滑石粉，石膏，凡士林，硅油和水；所述煤层顶板(10‑3)的原料包括粗砂，细砂，滑石粉，高岭土，石膏，水泥，凡士林，硅油和水；所述承压断层(10‑4)的原料包括粗砂，滑石粉，高岭土，石膏，凡士林，硅油，黄豆和水；侧压加载系统(6)用于对相似模型(10)的侧向施加随埋深线性增大的水平载荷。