CN109036065A - 单层阻水型盖层塌陷成因实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，属于岩溶塌陷研究技术领域。本发明可直观表达地下水位升降触发单层岩溶塌陷成因的全过程，直观展现地下水位升降时，溶洞中的压强变化导致的盖层变形与塌陷的演化，并进行相关试验及参数测定。利用本发明所获得的实验数据和实验规律非常有利于分析和研究水动力条件与单层阻水型盖层岩溶塌陷地质灾害之间的本质关系，尤其为研究溶洞地下水位的变化过程中产生的气压变化、盖层变形、裂缝扩展、进而引发岩溶塌陷等提供了全新的技术手段，也重现了单层阻水型盖层岩溶塌陷过程，揭示了其成因机理，为岩溶塌陷的预防减灾、预警预报体系建立工作提供一定的参考价值。

Description

单层阻水型盖层塌陷成因实验装置

技术领域

本发明涉及一种单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，属于岩溶塌陷研究技术领域。

背景技术

岩溶塌陷是指岩溶发育地带具有开口的溶洞上覆盖层土体在内静力、外动力条件等作用下而产生的塌落破坏现象，它一直以来是人们热议的话题之一。我国岩溶区面积363万km²，占国土总面积的1/3以上，其中云、黔、川、桂、湘、渝、鄂、粤等省(市、区)岩溶面积达105.5万km²，是世界上岩溶最发育的国家之一。我国南方可溶岩山区河谷深切，雨水充沛，地下水循环快，补排周期短，导致岩溶化程度高，裂隙～管道型、管道型岩溶较普遍，水动力场复杂多变，成为岩溶塌陷高发区，而岩溶(土洞)塌陷则对公路、铁路等交通枢纽选线、城市工程建设都有较大影响，造成重要的经济损失及危害交通安全，这些将引起人们的恐慌，长期以来影响着区域经济发展及人们生活水平的提高。

岩溶水是按赋存介质类型而划分的一类地下水。岩溶水分布在可溶岩体的空隙中。水对可溶岩石进行化学溶解，将空隙扩大为溶穴、溶洞、管道，携带泥沙的急速水流不断冲蚀并扩展岩溶管道，便形成规模越来越大的地下水溶蚀空间，从而导致上覆岩体临空而在重力作用下发生坍塌、崩落，有时这种崩塌会逐渐扩展延伸至地表，使地表塌落等的现象，称之为喀斯特，即岩溶。

我国西南山区分布了大面积的可溶岩，受构造运动的影响，形成了地势险要、河谷深切的地貌特征，充足的降雨通过孔隙、裂隙等通道入渗进入岩溶含水层中，地下水循环快、周期短，水的侵蚀性强等特征导致岩溶化程度高，强烈发育的岩溶地带常分布着大量的地下溶蚀空间(溶孔、溶穴、溶隙、溶洞、管道、暗河等)；一方面，这为地下水的存储、运移和富集提供了场所，成为当地宝贵的地下水资源，便于开采利用；另一方面，岩溶地下水的强烈活动，为大规模岩溶地下空间的发育提供了重要的条件，在覆盖层下方形成了零星、线状或带状分布的溶洞，则在溶洞内或溶洞附近，地下水的变动将可能诱发岩溶塌陷。

单层阻水型盖层，上覆盖层由某层粘土，亚粘土组成。盖层本身阻水，大气降水难以穿透补给地下水，且盖层透气性差。下伏可溶岩发育有一定规模的溶洞或管道，盖层与地下水无明显水力联系。

单层结构盖层，其下伏溶洞地下水位变化可导致盖层稳定性变化。如图1a中，下伏基岩(可溶岩)中发育有一定形态的溶洞，溶洞地下水位保持不变时，上覆均匀盖层由于具有一定的透气性，使得溶洞内地下水位上方的气压与外界大气压相等。而在人类工程活动(如抽水、地下工程建设开挖)等因素可导致溶洞内地下水位下降，由于盖层的相对阻隔，洞内地下水位上方不能与外界保持良好的连通性，洞内气压将小于大气压而出现真空状态，上覆盖层块体在自重力、真空吸蚀力作用下变形破坏，出现塌陷(图1b)。而如果在大气降水、侧向地表水体补给等条件下导致溶洞地下水位上升后，由于盖层的相对封闭性，溶洞地下水位上方的气体被压缩而无法及时与外界大气连通时，洞内气压大于外界大气压强，所产生的正压将对盖层作用垂直向上的致塌力，当大于盖层的抗塌力时，出现塌陷(图1c)。

由于岩溶塌陷空间上具有隐蔽性、时间上突发性等特征，对其防治和减灾是当前重要的科研难题之一。目前，为有效减轻岩溶塌陷对人们生产、生活的危害，首先采取的手段即为一般的野外地质调查，但野外调查仅仅局限于对现有的、已发生的塌陷进行详细调查研究，具有明显的片面性。所得到的结果仅能对发生塌陷的点进行治理和减灾。而实质上，潜在的、尚未发生的岩溶塌陷地质灾害才是威胁工程建设和人们生命财产安全的重点，因此仅仅依靠野外的调查并不能从根本上防治区域内的岩溶塌陷。

而数值模拟计算近年来成为防治地质灾害的一种高效、低成本的一种技术手段。但一方面，数值模型中的参数选取、对岩溶塌陷地质条件的概化等导致实际计算结果很难与现场的岩溶塌陷相吻合，无法准确为岩溶地区的塌陷地质灾害提供可靠的且实用的数据支撑，导致计算结果可信度不高。GIS平台灾害预警作为一种科学有效的防灾减灾方法，但尚需要大量的基础数据和样本的积累，才能对某一个地区的岩溶塌陷进行预测评价，显然，这也具有一定的不足。

岩溶塌陷通常由于具有非常强的隐蔽性和突发性，给人们对岩溶塌陷的认识和研究人员对不同类型的岩溶塌陷成因机理的分析等带来很大的难度，且具有耗时长，成本高，不直观等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，可以直观了解地下水位升降触发单层岩溶塌陷成因的全过程，直观展现地下水位升降时，溶洞中的压强变化导致的盖层变形与塌陷的演化，并进行相关试验及参数测定。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，包括地质体模拟箱、测量系统及注排水系统。

地质体模拟箱在其箱体内设置有水平放置的隔板，隔板将地质体模拟箱一分为二，上半区为用于模拟单层阻水型盖层的盖层模拟箱，下半区为用于模拟可溶岩及可溶岩中发育溶洞的溶洞模拟箱；隔板中部开设有用于模拟溶洞开口的孔。

测量系统包括测压器和非接触式变形观测系统，测压器设于地质体模拟箱的外侧壁，测压器的测量端穿透溶洞模拟箱的侧壁板与溶洞模拟箱接通；非接触式变形观测系统设于地质体模拟箱顶部上方。

注排水系统包括储水箱、中间水箱及水泵，水泵的进水口连通储水箱，水泵的出水口通过第一管道连通中间水箱的进水口，中间水箱的出水口通过第二管道连通溶洞模拟箱的底部，第一管道上设置有第一阀门，第二管道上设置有第二阀门；中间水箱配设有用于驱动其竖向升降的升降系统。

进一步的是：中间水箱在其箱体内设置有竖向布置的分隔板，中间水箱四周侧壁板的顶面均高于分隔板的顶面，分隔板将中间水箱一分为二，一侧为供水箱、另一侧为溢流箱，供水箱的底板设置两个连接口，一个连接口用于连接第一管道、另一个连接口用于连接第二管道；溢流箱的底部设置溢流排水口。

进一步的是：溢流排水口设于溢流箱的底板上，并通过第三管道连接至储水箱。

进一步的是：升降系统包括相互配合的滑块与滑轨，滑块与中间水箱固定相连接，滑轨固定设置在地质体模拟箱的外侧壁，地质体模拟箱的外侧壁还设置有与滑轨平行设置的螺纹杆，螺纹杆与滑块螺纹连接，通过驱动螺纹杆旋转来使得滑块沿着滑轨作升降运动。

进一步的是：第二管道连接于溶洞模拟箱的底板上，并且溶洞模拟箱的底板上还连接有排水管道，排水管道的出水端连接至储水箱，排水管道上设置有排水阀。

进一步的是：隔板上方设置有单层阻水型盖层，为采用黏性土层制作的均匀土层，黏性土层渗透系数取值范围介于10^-6～10^-3cm/s之间。

进一步的是：地质体模拟箱及隔板均采用有机玻璃板制作，地质体模拟箱设置于储水箱的顶板上。

进一步的是：隔板顶面在其中部开孔位置叠设有挡板，挡板在隔板的开孔位置设置有第二开孔，并且第二开孔的直径小于隔板中部开孔的直径。

进一步的是：测压器为U型测压管，并排设置多个；非接触式变形观测系统为激光多点位移计。

进一步的是：地质体模拟箱的侧壁设置有测量竖向高度的标尺。

本发明的有益效果是：利用本发明所获得的实验数据和实验规律非常有利于分析和研究地下水位与岩溶塌陷地质灾害之间的本质关系。利用本发明开展单层阻水盖层塌陷成因模拟试验后，一方面可以为深入研究单层阻水型盖层失稳致塌全过程提供很好的基础条件，尤其为研究溶洞地下水位的变化过程中产生的气压变化、盖层变形、裂缝扩展、进而引发岩溶塌陷等提供了全新的技术手段，也重现和揭示了此类岩溶塌陷过程的成因机理，为岩溶塌陷的预防预测工作提供一定的参考价值。另外，本发明也对灾害地质学和环境地质学学科的发展有一定的促进作用。

本发明以自然界的单层阻水型盖层岩溶塌陷案例为研究对象，通过借助本发明可完成室内试验，从而可清晰、直观展现水位波动或变动导致溶洞内部压强变化(正压或真空压强的产生)、从而提供致塌力，这个致塌力将导致阻水盖层变形破坏，实验中可详细记录覆盖层变形随时间的演化特征及不同时刻的盖层稳定性状态，即可重现该类型岩溶塌陷发育全过程。由于本发明可在室内实施，具有现象直观、地下水动态变化清晰可见、周期短、成本低、移动方便等优点。本发明同时还具备实验现象可重复性、数据可靠真实、与工程实际吻合度极高等优势。本发明可为本领域研究人员研究复杂地区岩溶塌陷成因和机理的探索提供新思路，一定程度上解决了塌陷地质灾害研究领域中定量化、可视化研究的难题，为地质灾害预测预报提供新方法。

本发明的目的如何实现请参照下文的具体实施方式部分，在此不重复赘述。

附图说明

图1是单层结构盖层溶洞地下水位升降致塌原理图；

图2是本发明的实验装置正视图；

图3是本发明的实验装置后视图；

图4是本发明的实验装置左视图；

图5是本发明的实验装置俯视图；

图6是图2的A-A剖视图；

图7是不同地下水位下降速率盖层变形-时间关系；

图8是不同地下水位上升速率盖层变形-时间关系。

图中标记：1-地质体模拟箱、11-盖层模拟箱、12-溶洞模拟箱、13-单层阻水型盖层、2-隔板、21-模拟溶洞上方开口、3-储水箱、31-第一管道、32-第二管道、33-第三管道、34-第一阀门、35-第二阀门、4-测压器、5-非接触式变形观测系统、6-中间水箱、61-分隔板、62-供水箱、63-溢流箱、7-水泵、8-升降系统、9-排水管道、91-排水阀、10-标尺。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图2～图6所示，本发明包括地质体模拟箱1、测量系统及注排水系统。

地质体模拟箱1在其箱体内设置有水平放置的隔板2，隔板2将地质体模拟箱1一分为二，上半区为用于模拟单层阻水型盖层13的盖层模拟箱11，下半区为用于模拟可溶岩及可溶岩中发育溶洞的溶洞模拟箱12；隔板2中部开设有用于模拟溶洞开口的孔。

测量系统包括测压器4和非接触式变形观测系统5，测压器4设于地质体模拟箱1的外侧壁，测压器4的测量端穿透溶洞模拟箱12的侧壁板与溶洞模拟箱12接通；非接触式变形观测系统5设于地质体模拟箱1顶部上方。

注排水系统包括储水箱3、中间水箱6及水泵7，水泵7的进水口连通储水箱3，水泵7的出水口通过第一管道31连通中间水箱6的进水口，中间水箱6的出水口通过第二管道32连通溶洞模拟箱12的底部，第一管道31上设置有第一阀门34，第二管道32上设置有第二阀门35；中间水箱6配设有用于驱动其竖向升降的升降系统8。

为使得中间水箱6稳定工作，本发明在中间水箱6设置有稳定溢流结构，具体实施方式如下：中间水箱6在其箱体内设置有竖向布置的分隔板61，中间水箱6四周侧壁板的顶面均高于分隔板61的顶面，分隔板61将中间水箱6一分为二，一侧为供水箱62、另一侧为溢流箱63，供水箱62的底板设置两个连接口，一个连接口用于连接第一管道31、另一个连接口用于连接第二管道32；溢流箱63的底部设置溢流排水口，溢流排水口优选设于溢流箱63的底板上，并通过第三管道33连接至储水箱3。装置中的第一管道31、第二管道32和第三管道33均优选采用橡胶软管。当水泵7接通电源抽水后，水先进入供水箱62，供水箱62水位逐渐升高，水满后就稳定了，多余的水从上部溢流至溢流箱63中，并通过第三管道33回流至储水箱3中，而大部分试验用水则通过供水箱62底部的第二管道32流至溶洞模拟箱12中。这样溶洞中的水位逐渐上升，模拟了溶洞地下水位上升。反之，关闭水泵，关闭第一阀门，如果将中间水箱6通过升降系统8调节至某个较低位置，溶洞中的水就通过底部的第二管道32倒流至供水箱62中，一定时间后，溶洞中的水位会与供水箱62中的水位保持一致，这样便实现了地下水位下降，从而控制溶洞模拟箱12中的水位。

升降系统8优选采用如下方式实施：升降系统8包括相互配合的滑块与滑轨，滑块与中间水箱6固定相连接，滑轨固定设置在地质体模拟箱1的外侧壁，地质体模拟箱1的外侧壁还设置有与滑轨平行设置的螺纹杆，螺纹杆与滑块螺纹连接，通过驱动螺纹杆旋转来使得滑块沿着滑轨作升降运动。该方式制作成本低，同时实验时操作较为方便。螺纹杆可电动驱动，也可手动驱动，本实施例中采用转动手轮进行手动操作的方式。

此外，第二管道32优选连接于溶洞模拟箱12的底板上，并且溶洞模拟箱12的底板上还连接有排水管道9，排水管道9的出水端连接至储水箱3，排水管道9上设置有排水阀91。为方便操作，实验结束后，溶洞模拟箱12可通过排水管道9进行排水。

实验时，在隔板2上方设置有单层阻水型盖层13，优选采用黏性土层制作的均匀土层，黏性土层渗透系数取值范围介于10^-6～10^-3cm/s之间，否则在地下水位升降过程中难以形成可观的正压或真空压强，影响实验效果。

为方便制作，节约占地空间，同时方便实验操作与观测，地质体模拟箱1及隔板2均采用有机玻璃板制作，地质体模拟箱1设置于储水箱3的顶板上。本实施例中，地质体模拟箱1的箱体尺寸为长1900mm，宽420mm，高870mm。隔板2采用厚度为10mm的有机玻璃板，该隔板2将地质体模拟箱1一分为二，上半区的盖层模拟箱11尺寸为长1900mm，宽420mm，高350mm；下半区的溶洞模拟箱12尺寸为长1900mm，宽420mm，高520mm。储水箱尺寸为：长×宽×高＝1900mm×420mm×400mm，采用厚度为10mm的PVC材料制作，用一定强度的角钢包边。此外，本实施例中在隔板2中部开设直径为200mm的圆孔用于模拟溶洞开口。为了便于模拟自然界中不同尺寸的下伏溶洞，本发明的隔板2顶面在其中部开孔位置叠设有挡板，挡板在隔板2的开孔位置设置有第二开孔，并且第二开孔的直径小于隔板2中部开孔的直径。本实施例中采用的方式为，配置多块长×宽×厚＝250mm×250mm×10mm的方板，在方板中央开孔，开好孔后，根据实验要求的圆孔尺寸，将开孔方板放置在隔板2中部的200mm的圆孔之上，从而改变了圆孔尺寸。开孔尺寸主要有150mm，100mm，50mm等3种，并可根据实验时实际尺寸需求增加开孔方板，从而较好地模拟溶洞开口。

本发明中测压器4优选为U型测压管，并排设置多个，本实施例中设置为3个，用于测定因溶洞地下水位变化而导致的溶洞内压强变化规律；非接触式变形观测系统5优选为激光多点位移计，可记录在实验过程中不同时刻的盖层变形量和变形规律。此外，为方便直接读取水位，地质体模拟箱1的侧壁设置有测量竖向高度的标尺10。

本发明的目的通过如下方式实现：

一、溶洞地下水位升降模拟：

模拟地下水位下降过程：

①在保证仪器正常工作的状态下，将均匀的弱渗透土样按一定厚度堆砌于盖层模拟箱11中，形成单层阻水型盖层13。土样的物理力学性质和水理性质参数参考野外工程中的单层阻水盖层岩溶塌陷实例，基于相似理论，考虑模型与原型的主要影响因素高程度相似，略去次要因素。具体的相似材料选择可经过一系列相关土工试验来确定。

②装置中的阀门初始都为关闭状态，然后通过升降系统8将中间水箱6升高至溶洞模拟箱12侧壁的某一高度(该高度必须低于地质体模拟箱1内的隔板2底面高程)，然后打开第一阀门34、第二阀门35，启动水泵7，储水箱3中的水进入中间水箱6后，通过第二管道32进入溶洞模拟箱12中，一定时间后，溶洞中初始地下水位形成，该水位总是低于隔板2，岩溶水处于无压状态。此过程模拟了自然界中溶洞中的天然地下水位。

③关闭水泵7，并关闭第一阀门34和第二阀门35，通过升降系统8将中间水箱6下降至溶洞模拟箱12较低的位置，但不低于溶洞模拟箱12底板，这时溶洞中的地下水位不变而中间水箱6位置相对较低，打开第二阀门35，溶洞地下水位开始下降，并最终降至与中间水箱6中水位一致，排水完成。此过程相当于模拟自然界中的因人类工程活动(抽吸地下水、城市地下工程建设)使地下水位降低。具体的水位值可直接在溶洞模拟箱12侧壁上读取。

模拟地下水位上升过程：

前面的过程与模拟地下水位下降时相同，直至溶洞中初始地下水位形成。在溶洞中初始地下水位形成后，关闭第二阀门35，通过升降系统8将中间水箱6上升至溶洞模拟箱12顶部的隔板2附近(但低于隔板2)，这时溶洞中的地下水位不变而中间水箱6位置相对较高，打开第二阀门35，溶洞地下水位开始逐渐上升，并最终升至与中间水箱6中水位一致，注水完成。关闭水泵7，关闭第一阀门34。此过程相当于模拟自然界中因大气降水补给溶洞地下水，使溶洞地下水位升高。具体的水位值可直接在溶洞模拟箱12侧壁上直接读取。

二、溶洞内部气压发生变化：

在模拟地下水位下降过程中，打开第二阀门35前，安装在侧壁的U型测压管左右液位一致，表明溶洞内的气压为大气压强。从开始打开第二阀门35排水开始，应注意观测U型测压管液位变化，同时观察单层阻水型盖层13表面的变形特征。U型测压管液位的变化意味者溶洞内的压强变化，对于地下水位下降而言，溶洞内的压强小于外界大气，出现真空；单层阻水型盖层13表面出现变形说明真空吸蚀力作为致塌力作用于盖层，使盖层稳定性发生了变化。

在模拟地下水位上升过程中，打开第二阀门35前，安装在侧壁的U型测压管左右液位一致，表明溶洞内的气压为大气压强。从开始打开第二阀门35注水开始，应注意观测U型测压管液位变化，同时观察单层阻水型盖层13表面的变形特征。U型测压管液位的变化意味者溶洞内的压强变化，对于地下水位上升而言，溶洞内的压强大于外界大气，出现正压；单层阻水型盖层13表面出现变形说明正压作用力作为致塌力作用于盖层，使盖层稳定性发生了变化。

三、盖层变形破坏产生塌陷：

对于地下水位下降而言，随真空吸蚀力的持续作用，单层阻水型盖层13地表裂缝将扩展，当单层阻水型盖层13自身的抗塌陷能力小于这些致塌因素的联合作用时，塌陷发生。而对于地下水位上升而言，随溶洞模拟箱12内的正压值逐渐增大，可能发生气爆现象，土层向上喷处，单层阻水型盖层13发生塌陷。试验后，应关闭水泵7，记录整个试验过程的排水时间，U型测压管水位的变化，土洞的扩展形态。用高速相机记录单层阻水型盖层13表面的裂缝发育、塌陷坑的形态，全过程采集盖层变形-时间关系等。图7和图8为利用本发明开展实验所得的不同地下水位下降和上升速率盖层变形与时间的关系曲线。利用本发明所获得的实验数据和实验规律非常有利于分析和研究地下水位与岩溶塌陷地质灾害之间的本质关系。

Claims (10)

1.单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：包括地质体模拟箱(1)、测量系统及注排水系统；

地质体模拟箱(1)在其箱体内设置有水平放置的隔板(2)，隔板(2)将地质体模拟箱(1)一分为二，上半区为用于模拟单层阻水型盖层(13)的盖层模拟箱(11)，下半区为用于模拟可溶岩及可溶岩中发育溶洞的溶洞模拟箱(12)；隔板(2)中部开设有用于模拟溶洞开口的孔；

测量系统包括测压器(4)和非接触式变形观测系统(5)，测压器(4)设于地质体模拟箱(1)的外侧壁，测压器(4)的测量端穿透溶洞模拟箱(12)的侧壁板与溶洞模拟箱(12)接通；非接触式变形观测系统(5)设于地质体模拟箱(1)顶部上方；

注排水系统包括储水箱(3)、中间水箱(6)及水泵(7)，水泵(7)的进水口连通储水箱(3)，水泵(7)的出水口通过第一管道(31)连通中间水箱(6)的进水口，中间水箱(6)的出水口通过第二管道(32)连通溶洞模拟箱(12)的底部，第一管道(31)上设置有第一阀门(34)，第二管道(32)上设置有第二阀门(35)；中间水箱(6)配设有用于驱动其竖向升降的升降系统(8)。

2.如权利要求1所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：中间水箱(6)在其箱体内设置有竖向布置的分隔板(61)，中间水箱(6)四周侧壁板的顶面均高于分隔板(61)的顶面，分隔板(61)将中间水箱(6)一分为二，一侧为供水箱(62)、另一侧为溢流箱(63)，供水箱(62)的底板设置两个连接口，一个连接口用于连接第一管道(31)、另一个连接口用于连接第二管道(32)；溢流箱(63)的底部设置溢流排水口。

3.如权利要求2所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：溢流排水口设于溢流箱(63)的底板上，并通过第三管道(33)连接至储水箱(3)。

4.如权利要求1所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：升降系统(8)包括相互配合的滑块与滑轨，滑块与中间水箱(6)固定相连接，滑轨固定设置在地质体模拟箱(1)的外侧壁，地质体模拟箱(1)的外侧壁还设置有与滑轨平行设置的螺纹杆，螺纹杆与滑块螺纹连接，通过驱动螺纹杆旋转来使得滑块沿着滑轨作升降运动。

5.如权利要求1所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：第二管道(32)连接于溶洞模拟箱(12)的底板上，并且溶洞模拟箱(12)的底板上还连接有排水管道(9)，排水管道(9)的出水端连接至储水箱(3)，排水管道(9)上设置有排水阀(91)。

6.如权利要求1所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：隔板(2)上方设置有单层阻水型盖层(13)，为采用黏性土层制作的均匀土层，黏性土层渗透系数取值范围介于10^-6～10^-3cm/s之间。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：地质体模拟箱(1)及隔板(2)均采用有机玻璃板制作，地质体模拟箱(1)设置于储水箱(3)的顶板上。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：隔板(2)顶面在其中部开孔位置叠设有挡板，挡板在隔板(2)的开孔位置设置有第二开孔，并且第二开孔的直径小于隔板(2)中部开孔的直径。

9.如权利要求1至6中任意一项所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：测压器(4)为U型测压管，并排设置多个；非接触式变形观测系统(5)为激光多点位移计。

10.如权利要求1至6中任意一项所述的单层阻水型盖层塌陷成因实验装置，其特征在于：地质体模拟箱(1)的侧壁设置有测量竖向高度的标尺(10)。