CN109932295A - 陷落柱可视化渗流试验装置 - Google Patents

陷落柱可视化渗流试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109932295A
CN109932295A CN201810436579.4A CN201810436579A CN109932295A CN 109932295 A CN109932295 A CN 109932295A CN 201810436579 A CN201810436579 A CN 201810436579A CN 109932295 A CN109932295 A CN 109932295A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
cylinder
col umn
karst collapse
steel cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810436579.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张勃阳
林志斌
宋虎森
王迁
李金华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Technology
Original Assignee
Henan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Technology filed Critical Henan University of Technology
Priority to CN201810436579.4A priority Critical patent/CN109932295A/zh
Publication of CN109932295A publication Critical patent/CN109932295A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，漏斗口连接有出水管，出水管下方设置带有滤网的容器，容器放置于电子天平上；在底座内设有底部渗板、底座上部连接有预留密封槽的下钢筒，在下钢筒内嵌装可视化圆筒，其上部套装有预留密封槽的上钢筒，在上钢筒内设有顶部渗板，在顶部渗板上方设有轴压加载系统，可视化圆筒还通过进水管连接水压加载系统；水压力采集系统和流量采集系统构成测试系统，水压力采集系统由压力表以及与压力表相连的数据采集仪组成；流量采集系统包括电子天平以及与电子天平相连的电脑终端构成。本发明的装置实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，并定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。

Description

陷落柱可视化渗流试验装置
技术领域
本发明属于陷落柱水害防治渗流特性研究，具体涉及一种陷落柱可视化渗流试验装置。
背景技术
陷落柱作为我国华北地区一种特殊的地质构造，多发育于奥陶系石灰岩中，易成为垂向导水通道，形成煤层底板和奥灰水间的水力连通，进而引发大型突水事故，其突水具有滞后性和突发性等特点，是人员伤亡和经济损失最严重的水害类型之一，难以进行预测和防范。
目前，模拟评价陷落柱的形成以及危害程度，以瞬态法和稳态法为主的渗流方法进行，瞬态法多用于难以采集到流体流量(或流出量与蒸发量接近统一数量级)的试验测试，稳态法一般用于可以采集到流体流量的试验测试，实际评价过程中，采用稳态法居多，但是常见的稳态法评价装置都没有采用可视化方案，在试验过程中无法直观感受渗流路径和颗粒的迁移、流失规律，而且试验操作不容易控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种陷落柱可视化渗流试验装置，实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，并定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。
陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，底座的漏斗口连接有出水管，出水管的出水口下方设置带有滤网的容器，所述容器放置于电子天平上；在所述底座内设有底部渗板、底座上部连接有预留密封槽的下钢筒，在下钢筒内嵌装可视化圆筒，所述可视化圆筒上部套装有预留密封槽的上钢筒，在上钢筒内设有顶部渗板，在顶部渗板上方设有轴压加载系统，所述可视化圆筒还通过进水管连接水压加载系统；本试验装置还包括由水压力采集系统和流量采集系统构成的测试系统，所述水压力采集系统由设置于进水管上的压力表以及与压力表相连的数据采集仪组成；所述流量采集系统包括所述的电子天平以及与电子天平相连的电脑终端构成。
进一步的，所述可视化圆筒为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm。
进一步的，所述滤网的孔径为100目。
进一步的，所述轴压加载系统以MTS815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒内的活塞上，以此结构为本试验装置提供轴压。
进一步的，所述水压加载系统由供水的水泵、注射加压器以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。
本发明的有益效果：
通过可视化圆筒可实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，其中，观测试验过程中的渗流路径变化规律，结合水压力的观测结果，分析陷落柱阻水能力随颗渗流路径的变化规律，可重现陷落柱的渗流演化灾变过程，而观测试验过程中的颗粒迁移流失规律，再结合电子天平可精确测试渗流过程中的流速变化规律，进而分析陷落柱的变质量渗流过程，找出陷落柱突水灾变判据。
通过设置的水压力采集系统和流量采集系统，能够定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。
附图说明
图1陷落柱可视化渗流试验装置结构剖面图；
图中，1、支架，2、底座，3、底部渗板，4、密封槽，5、可视化圆筒，6、顶部渗板，7、上钢筒，8、活塞，9、压力表，10、进水管，11、注射加压器，12、下钢筒，13、出水管，14、滤网，15、容器，16、电子天平。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例
陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架1上的漏斗形底座2，设计成漏斗形是为了避免颗粒流失造成底部渗流通道堵塞而影响试验测试，底座2的漏斗口连接有出水管13，出水管13的出水口下方设置带有100目滤网14的容器15，该滤网14用于收集流失的颗粒；所述容器15放置于电子天平16上，电子天平16与电脑终端相连构成流量采集系统，由电子天平16测试流出水量随时间的变化规律，并转化为流速，在电脑上显示出来；
在所述底座2内设有底部渗板3、在底座上部连接有预留密封槽4的下钢筒12，装置装配过程中，在密封槽4内放置遇水膨胀的密封止水条以进行密封，在下钢筒12内嵌装可视化圆筒5，该可视化圆筒5为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm，所述可视化圆筒5上部套装有预留密封槽4的上钢筒7，在上钢筒7内设有顶部渗板6，在顶部渗板6上方设有轴压加载系统，所述轴压加载系统以MTS815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒7内的活塞8上，以此结构为本试验装置提供轴压；
所述可视化圆筒5还通过进水管10连接水压加载系统，该水压加载系统由供水的水泵、注射加压器11以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。
所述轴压加载系统用以控制样品的位移，水压加载系统控制进水口水压；
本试验装置还包括水压力采集系统，其由设置于进水管10上的压力表9以及与压力表相连的数据采集仪组成，压力表把测得的装置顶部的水压传送给数据采集仪。
进行试验时，将陷落柱样品(不同粒径的破碎岩体)分3次配制并从装置顶部放入，分三次的目的是为了保证圆筒内部的样品的均匀性；加完样品后，先利用轴压加载系统加轴压，然后用水压加载系统加水压(试验参数见表1所示)，同时利用数字照相量测系统观测水流的渗流路径和颗粒的迁移规律，并在出水口收集流失颗粒，为了更好的显示试验效果，可以将水流和样品先做染色处理，再进行试验；在经过一定时长的水压作用后，关闭水压加载系统即可关闭渗流系统，然后由顶部至底部分3次收集装置内的颗粒，将装置内的颗粒和流失的颗粒分别烘干称重。
表1陷落柱渗流特性变化规律的试验参数
轴压/MPa 1 2 3 4 5
水压/MPa 0.5 1 1.5 2 2.5
时长/h 0.5 1 2 4 8

Claims (5)

1.陷落柱可视化渗流试验装置，其特征在于，包括搭接于支架(1)上的漏斗形底座(2)，底座(2)的漏斗口连接有出水管(13)，出水管(13)的出水口下方设置带有滤网(14)的容器(15)，所述容器(15)放置于电子天平(16)上；在所述底座(2)内设有底部渗板(3)、底座上部连接有预留密封槽(4)的下钢筒(12)，在下钢筒(12)内嵌装可视化圆筒(5)，所述可视化圆筒(5)上部套装有预留密封槽(4)的上钢筒(7)，在上钢筒(7)内设有顶部渗板(6)，在顶部渗板(6)上方设有轴压加载系统，所述可视化圆筒(5)还通过进水管(10)连接水压加载系统；本试验装置还包括由水压力采集系统和流量采集系统构成的测试系统，所述水压力采集系统由设置于进水管(10)上的压力表(9)以及与压力表(9)相连的数据采集仪组成；所述流量采集系统包括所述的电子天平(16)以及与电子天平(16)相连的电脑终端构成。
2.如权利要求1所述的陷落柱可视化渗流试验装置，其特征在于，所述可视化圆筒(5)为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm。
3.如权利要求1所述的陷落柱可视化渗流试验装置，其特征在于，所述滤网(14)的孔径为100目。
4.如权利要求1所述的陷落柱可视化渗流试验装置，其特征在于，所述轴压加载系统以MTS815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒(7)内的活塞(8)上，以此结构为本试验装置提供轴压。
5.如权利要求1所述的陷落柱可视化渗流试验装置，其特征在于，所述水压加载系统由供水的水泵、注射加压器(11)以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。
CN201810436579.4A 2018-05-09 2018-05-09 陷落柱可视化渗流试验装置 Pending CN109932295A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810436579.4A CN109932295A (zh) 2018-05-09 2018-05-09 陷落柱可视化渗流试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810436579.4A CN109932295A (zh) 2018-05-09 2018-05-09 陷落柱可视化渗流试验装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109932295A true CN109932295A (zh) 2019-06-25

Family

ID=66984299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810436579.4A Pending CN109932295A (zh) 2018-05-09 2018-05-09 陷落柱可视化渗流试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109932295A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8281644B2 (en) * 2010-06-02 2012-10-09 Jim Quentin Nichols Hydrostatic tester
CN104483229A (zh) * 2014-11-14 2015-04-01 山东大学 地下工程模型试验中突水涌泥量监测系统及试验方法
CN104535470A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 上海交通大学 碎石土渗透侵蚀三轴试验装置及试验方法
CN204613071U (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 长沙理工大学 一种路面材料渗透性测试系统的供水装置
CN205192920U (zh) * 2015-11-10 2016-04-27 河南理工大学 一种承压破碎遗煤渗透率演化及自燃特性测试装置
CN106197944A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 中国矿业大学 模拟复杂条件下深埋隧道断层突水的试验系统装置及方法
CN106959263A (zh) * 2017-02-28 2017-07-18 河南工程学院 一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置
CN107063972A (zh) * 2017-05-23 2017-08-18 山东大学 一种常‑变水头一体化渗透系数测定装置及其试验方法
CN107290501A (zh) * 2017-05-27 2017-10-24 莫纳什大学 裂隙断层型地质构造内部充填介质渗透失稳突水实验装置与方法
CN206804489U (zh) * 2017-04-13 2017-12-26 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种海底裂隙岩体渗流观测装置
CN107831187A (zh) * 2017-10-30 2018-03-23 中南大学 一种用于多孔介质内颗粒沉积迁移的实验装置
CN107957388A (zh) * 2017-10-27 2018-04-24 东南大学 原状饱和土及改良土的渗流-蠕变联合试验装置及方法
CN208206743U (zh) * 2018-05-09 2018-12-07 河南理工大学 陷落柱可视化渗流试验装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8281644B2 (en) * 2010-06-02 2012-10-09 Jim Quentin Nichols Hydrostatic tester
CN104483229A (zh) * 2014-11-14 2015-04-01 山东大学 地下工程模型试验中突水涌泥量监测系统及试验方法
CN104535470A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 上海交通大学 碎石土渗透侵蚀三轴试验装置及试验方法
CN204613071U (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 长沙理工大学 一种路面材料渗透性测试系统的供水装置
CN205192920U (zh) * 2015-11-10 2016-04-27 河南理工大学 一种承压破碎遗煤渗透率演化及自燃特性测试装置
CN106197944A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 中国矿业大学 模拟复杂条件下深埋隧道断层突水的试验系统装置及方法
CN106959263A (zh) * 2017-02-28 2017-07-18 河南工程学院 一种承载煤裂隙观测及瓦斯渗流可视化实验装置
CN206804489U (zh) * 2017-04-13 2017-12-26 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种海底裂隙岩体渗流观测装置
CN107063972A (zh) * 2017-05-23 2017-08-18 山东大学 一种常‑变水头一体化渗透系数测定装置及其试验方法
CN107290501A (zh) * 2017-05-27 2017-10-24 莫纳什大学 裂隙断层型地质构造内部充填介质渗透失稳突水实验装置与方法
CN107957388A (zh) * 2017-10-27 2018-04-24 东南大学 原状饱和土及改良土的渗流-蠕变联合试验装置及方法
CN107831187A (zh) * 2017-10-30 2018-03-23 中南大学 一种用于多孔介质内颗粒沉积迁移的实验装置
CN208206743U (zh) * 2018-05-09 2018-12-07 河南理工大学 陷落柱可视化渗流试验装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张勃阳 等: "采动影响下陷落柱的滞后突水机理研究", 《中国矿业大学学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104535470B (zh) 碎石土渗透侵蚀三轴试验装置及试验方法
CN103868799B (zh) 非常规油气储集层岩石力学特征分析仪
CN105486840B (zh) 一种固结渗透联合实验装置
CN110160891A (zh) 一种堆积体-岩石界面的剪切渗流耦合试验装置
CN106018229A (zh) 一种土体渗流过程和变形特征试验装置及试验方法
CN208206743U (zh) 陷落柱可视化渗流试验装置
CN107941604A (zh) 一种含气土的固结试验装置及试验方法
CN106092849B (zh) 一种砂卵石地层土压平衡盾构掘进防喷涌实验装置和方法
Slangen et al. A flexible wall permeameter for investigating suffusion and suffosion
CN109959553A (zh) 固结-渗透-剪切波速耦合实验装置
Yue et al. Interaction mechanism of water movement and gas desorption during spontaneous imbibition in gas-bearing coal
CN103760085A (zh) 一种测量多尺度岩石渗透率的试验装置及其试验方法
CN205484324U (zh) 一种固结渗透联合实验装置
CN108571313A (zh) 一种井下套管形变模拟装置及方法
CN104614298A (zh) 一种恒容含瓦斯煤气固耦合物理力学参数试验装置及方法
CN105651672B (zh) 二维岩石试样裂隙网络渗流试验装置
CN106546710A (zh) 测定工程屏障系统自封闭及愈合特性的试验装置
CN106706886A (zh) 侧向非均匀加载条件下降雨边坡模型实验装置和方法
CN106023761A (zh) 一种断层突水突泥模拟设备及试验方法
CN112630121B (zh) 一种应力作用下深部硐室裂隙围岩渗透试验装置及方法
CN205607987U (zh) 一种土体渗流过程和变形特征试验装置
CN109932295A (zh) 陷落柱可视化渗流试验装置
KR20130018017A (ko) 압축 및 비압축 조건하에서의 투수 및 압밀시험장치
CN204855131U (zh) 构造裂隙充填结构突水突泥试验装置
CN105275461A (zh) 煤层气直井钻进过程煤粉产出测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190625