[发明专利]华北煤田岩溶陷落柱演化过程试验装置系统

摘要

本发明公开了华北煤田岩溶陷落柱演化过程试验装置系统，包括陷落柱演化模拟装置、地层倾角控制装置、边界水头控制装置、水循环装置和水压自动监测装置等。陷落柱演化模拟装置主要由模拟槽、陷落柱模型、流量计组成；地层倾角控制装置位于陷落柱演化模拟装置下部，主要由承重板、液压支架、电机组成；边界水头控制装置位于陷落柱演化模拟装置两侧，通过溢流槽控制水头高度；水循环装置主要由总回水管、沉淀池、蓄水池和潜水泵组成；水压自动监测装置主要由水压传感器探头、数据采集箱和电脑组成。整个系统模拟再现了地下水作用下岩溶陷落柱的形成及演化过程，从机理探究了在不同地下水流场下岩溶陷落柱形成过程及其控制因素。

主权项

华北煤田岩溶陷落柱演化过程试验装置系统，其特征在于：至少包括陷落柱演化模拟装置、地层倾角控制装置、边界水头控制装置、水循环装置和水压自动监测装置等，所述的陷落柱演化模拟装置主要由模拟槽(1)、上部承压盖板(11)、水管一(4)、水管二(7)和三通管(31)组成，所述的模拟槽(1)的里面装有左滤板(2)、右滤板(3)、陷落柱模型(13)、细食盐(14)、松散颗粒(15)、相似材料(16)和用于监测水压的空心铜管(43)、海绵罩(44)，所述的模拟槽(1)的背面设有水压监测孔(42)，所述的模拟槽(1)的上面通过密封圈(10)、上部承压盖板(11)和螺栓(12)使模拟槽(1)密封，所述的模拟槽(1)的左侧底端设置有水管一(4)，所述的水管一(4)上安装有进水阀门(5)和进水流量计(6)，所述的模拟槽(1)的右侧底端安装有水管二(7)，所述的水二管(7)上设置有出水流量计(8)、出水阀门(9)，所述的水管二(7)最右端和三通管(31)连接；所述的地层倾角控制装置主要包括承重板(17)、液压支架(19)、电机(20)、固定支架(21)和底座(22)，所述的承重板(17)四周设有固定围栏(18)，所述的承重板(17)和固定围栏(18)用来固定上面放置的模拟槽(1)，所述的电机(20)用来驱动液压支架(19)的伸缩来改变承重板(17)的倾角；所述的边界水头控制装置包括进水箱(23)、出水箱(24)、钢丝绳(27)和滑轮(28)，所述的进水箱(23)、出水箱(24)均由钢丝绳(27)和滑轮(28)控制其水头高度，所述的进水箱(23)底部的出水口通过进水管一(25)与模拟槽(1)的左侧底端水管一(4)相连，所述的进水箱(23)底部的排水口通过回水管一(26)将水回流至蓄水池(38)中，所述的出水箱(24)底部的进水口通过进水管二(29)与三通管(31)上端相连，所述的进水管二(29)上面设置有上水阀门(30)，所述的三通管(31)下端与排水管(33)相连，所述的排水管(33)上面设置有排水阀门(32)，所述的出水箱(24)底部的排水口通过回水管二(34)将溢流出来的水和携带的冲刷物带到沉淀池(35)中；所述的水循环装置主要包括沉淀池(35)、过滤网(36)、总回水管(37)、蓄水池(38)、潜水泵(39)，所述的沉淀池(35)中部下设置有3层过滤网(36)，所述的沉淀池(35)左侧上方通过总回水管(37)与蓄水池(38)右侧上方相连，所述的蓄水池(35)中的潜水泵(39)通过抽水管(40)与进水箱(23)底部的进水口相连；所述的水压自动监测装置主要包括空心铜管(43)、水压传感器探头(46)、数据采集线(47)、数据采集箱(49)和电脑(50)，所述的空心铜管(43)穿过模拟槽后壁(41)上的水压监测孔(42)与外部皮软管(45)一端相连，所述的皮软管(45)的另一端与水压传感器探头(46)相连，所述的皮软管(45)的两端连接处均用细铁丝(48)绑扎，所述的水压传感器探头(46)通过数据采集线(47)与数据采集箱(49)相连，所述的数据采集箱(49)通过数据输出线(50)将采集的数据传送到电脑(51)系统中。