CN109830162A - 一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置 - Google Patents

一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置 Download PDF

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汪楠
高宇航
李亚昊
许光泉
余世滔
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Abstract

本发明公开一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷影响的模拟实验装置，主要包括①上方开口、底部有圆形缺口的模拟箱体；②可自由控制的的副档板；③可灵活测量尺寸的自由皮尺三个部分。本发明在使用时，抽动两块副档板，使其半圆形缺口发生重叠，从而形成不同尺寸的模拟地下溶蚀洞穴，观察该情况下模拟的地面塌陷的形态变化特征。本发明要求模拟土层有良好的均质性，且易于在箱底缺口中漏出，在不受外界干扰的环境中，能够直观并精确地对比模拟塌陷和模拟洞穴之间的形态变化关系。本发明可用于指导地面生产实践和分析地下溶蚀情况，且具较高的教学实用价值。

Description

一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置
技术领域
一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，通过对地下溶蚀洞穴和地上岩溶塌陷的形态对比，分析地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态的影响，它属于地下水科学与工程技术和水文地质实验领域。
背景技术
岩溶地面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产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。现通过直观的模拟实验装置，通过改变地下溶蚀洞穴的长径和短径之比，观察地面岩溶塌陷坑的形态变化，从而为指导地面生产实践和分析地下溶蚀情况提供帮助。
发明内容
1.本发明的目的
设计一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，该装置能够在不受外界干扰的情况下，直观地反映地下溶蚀洞穴形状对地面岩溶塌陷形态影响。
2.本发明的技术方案
为实现上述目的，本发明设计一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，其特征如下：上方开口、底部留有圆形缺口的模拟箱体；可自由控制的模拟地下溶蚀洞穴形状的副档板；可灵活测量模拟洞穴和模拟塌陷的自由皮尺。
所述的模拟箱体呈圆柱状，上方开口，在底部的中间留有圆形缺口，一般情况下，缺口由主档板封闭，主档板为金属质地，在进行实验观测时，可人为打开；箱体由三组支架撑起，高度能满足实验人员自由测量底部模拟洞穴的尺寸。
所述的副档板指位于箱体底部、主档板之下的各自带有半圆缺口的、相互之间紧密叠合并能自由抽动的金属档板，其中的半圆缺口直径等于或小于箱体底部的圆形缺口直径。
所述的自由皮尺是指安装在箱体上方开口和底部主副档板之下的可自由移动、操作简易的活动皮尺，皮尺的长度为所在卡环的直径的1.5～2倍，其“0”刻度线在皮尺中间，刻度线呈对称标记。
本发明的有益效果：本发明是一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，在使用时，抽动两块副档板，使其半圆形缺口发生重叠，通过改变两缺口的重叠面积，改变其因重叠形成的模拟地下溶蚀洞穴的形状，从而观察在不同模拟地下溶蚀洞穴情况下模拟的地面塌陷的形态变化特征，在此过程中，可通过自由皮尺对相应尺寸进行精确测量，从而进行定量对比。
附图说明
图1为本发明整体结构图。
附图标记如下：1、自由皮尺，2、模拟箱体，3、模拟土层，4、主档板，5、副档板，6、自由皮尺装置，7、箱底圆形缺口，8、卡槽，9、卡尺器，10、转轴，11、支护装置，12、箱底自由皮尺卡环，13、副档板半圆形缺口，14、接土容器。
具体实施方案
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1所示，可控制模拟地下溶蚀洞穴形状的模拟箱体包括：模拟箱体(2)、模拟土层(3)、主档板(4)、副档板(5)、自由皮尺装置(6)、支护装置(11)、箱底自由皮尺卡环(12)、接土容器(14)，此外，箱体底部有圆形缺口(7)，副档板上有半圆形缺口(13)。自由皮尺装置包括：自由皮尺(1)、卡槽(8)、卡尺器(9)、转轴(10)。
如图1，本发明在使用时，首先，在主档板(4)封闭模拟箱体(2)底部的圆形缺口(7)的情况下，抽动副档板(5)，使二者重叠，调节副档板(5)之间的重叠面积，使得二者中的半圆形缺口(13)发生不同程度重合，从而产生不同尺寸的模拟地下溶蚀洞穴；其次，在确定模拟洞穴尺寸的情况下，抽动主档板(4)，使模拟箱体底部的圆形缺口(7)完全暴露于副档板(5)之上，此时，模拟箱体(2)内部的模拟土层(3)会通过副档板(5)上既定的洞穴漏出，漏出的土体由接土容器(14)盛装；最后，待模拟箱体(2)中的模拟土层(3)在箱体上部形成稳定的洞穴后，通过移动自由皮尺装置，用自由皮尺(1)对该模拟洞穴的尺寸进行精确测量，将记录数据和相应的模拟地下洞穴尺寸进行对比。整个过程中，要求模拟土层具有良好的均质性，且易于在模拟地下溶蚀洞穴中漏出。
本发明是一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，通过对地下溶蚀洞穴和地上岩溶塌陷的形态进行对比，分析地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态的影响，可以在不受外界干扰的环境中，直观并精确地对比地面岩溶塌陷与地下溶蚀洞穴之间的形态变化的关系，除为指导地面生产实践和分析地下溶蚀情况提供帮助外，还具有较高的教学实用价值。
以上所述只说明本发明的结构及施用方法，一切根据上述说明所做的改进均应涵盖在本发明权利要求书的保护范围内。

Claims (5)

1.本发明是一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，主要作用为模拟实际生产生活中的地下溶蚀洞穴对地面岩溶塌陷形态的影响，并做定量对比，为室内实验教学提供了良好的平台。
2.本发明是一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，其特征如下：上方开口、底部留有圆形缺口的模拟箱体；可自由控制的模拟地下溶蚀洞穴形状的副档板；可灵活测量模拟洞穴和模拟塌陷尺寸的自由皮尺。
3.根据权利要求2所述的一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，其特征在于：模拟箱体底部留有圆形缺口，一般情况下由主档板封闭，箱体内盛装均质性良好的模拟土层。
4.根据权利要求2所述的一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，其特征在于：位于模拟箱体底部的副档板可以通过改变其半圆形缺口的重叠面积改变模拟地下溶蚀洞穴的尺寸。
5.根据权利要求2所述的一种研究地下溶蚀洞穴对地表塌陷形态影响的模拟实验装置，其特征在于：在模拟箱体开口处和底部分别装有操作简单、移动灵活的自由皮尺装置，能够精确地测量相应的模拟洞穴和模拟塌陷的尺寸。
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CN112816673A (zh) * 2021-02-25 2021-05-18 中国民航大学 一种模拟地层松动引发路面塌陷的试验装置

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