CN114563263A - 一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法，试验箱组件包括无盖第一试验箱、以及第二试验箱，第一试验箱位于第二试验箱上方，第一试验箱内部空间被两过滤隔板分隔成位于两端的布水腔和位于中间的试验腔，试验腔内填充有土体，第一试验箱底部位于试验腔内的部分设有溶洞模拟孔并通过溶洞模拟孔与第二试验箱连通；冲击工况模拟组件包括支撑件和钎杆，支撑件架设在第一试验箱的上端且支撑件上端吊设有落锤，钎杆可上下滑动的与支撑件下端连接且钎头竖直朝下，钎杆位于落锤的正下方且位于溶洞模拟孔的上方；以及控制水位的两水位控制组件。本装置结构简单，能够模拟渗流环境下工程冲击诱发的岩溶塌陷。

Description

一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法

技术领域

本发明涉及勘探岩土建筑技术领域，尤其涉及一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法。

背景技术

覆盖型岩溶塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的土体，在自然或人为因素下平衡被破坏而产生的突发性变形破坏，其结果大多是形成塌陷坑。

我国酸碱盐分布广泛，占我国国土面积约三分之一，以武汉市为例，武汉市隐伏可溶岩占武汉市总面积的12.85％，覆盖层结构类型多为上层为黏土层，下层为砂土层的“上黏下砂”二元结构，随着人类工程活动的发展，在溶蚀洞穴附近进行工程冲击(如冲孔桩施工、钻探振动等)时会直接影响洞穴上方土体(即覆盖层)的稳定性，也会加剧地下水位升降和循环速度的变化，进而会打破覆盖层的应力平衡，最终导致地面塌陷，这也是武汉市岩溶塌陷的主要诱因之一。

由于岩溶塌陷的成因是比较隐蔽的，前期很难被发现，因此岩溶塌陷从表象上来看往往是突然间发生的，这不仅会对人身安全产生威胁，还会对道路交通工程等造成破坏。为此，人们对岩溶塌陷的成因及发育过程进行了一系列的探究，但是岩溶塌陷自身的特殊性，无法实地进行研究，因此一般是借助模拟装置对岩溶塌陷过程进行实验室模拟，从而对岩溶塌陷的成因及发育过程进行研究探索，以求能够为实际生产生活中岩溶塌陷的预测提供科学依据。

现阶段用于模拟岩溶塌陷的装置，一般只考虑了地下水等因素的影响，没有把外界人为所产生的工程冲击等因素的影响考虑进去，故此针对工程冲击比较活跃的地区，现阶段的装置所产生的模拟结果参考价值较低，因此探究在渗流环境下工程冲击诱发覆盖型岩溶塌陷机理已经成为了工程界亟待解决的一大问题。

发明内容

有鉴于此，为了探究在渗流环境下工程振动所诱发的覆盖型岩溶塌陷的机理，本发明的实施例提供了一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法。

本发明的实施例提供的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，包括：

试验箱组件，其包括无盖的第一试验箱以及设置于所述第一试验箱下方的第二试验箱，其中所述第一试验箱内部空间被两过滤隔板分隔成位于两端的布水腔和位于中间的试验腔，所述试验腔用于填充土体，所述试验腔底部设有溶洞模拟孔并通过所述溶洞模拟孔与所述第二试验箱连通；

冲击工况模拟组件，其包括支撑件和钎杆，其中所述支撑件可拆卸的架设在所述第一试验箱的上端且所述支撑件上端吊设有落锤，所述钎杆可上下滑动的与所述支撑件下端连接，所述落锤位于所述钎杆的正上方以对所述钎杆锤击，进而使所述钎杆的钎头冲击土体，所述钎杆位于所述溶洞模拟孔上方；

以及相同的两水位控制组件，其中一所述水位控制组件与所述布水腔连通，另一所述水位控制组件与所述第二试验箱连通。

进一步地，所述第一试验箱两端的下部均设有第一进水口，每一所述第一进水口与对应端的所述布水腔连通，每一所述第一进水口上设有第一开关阀，所述第一试验箱一端的一所述布水腔通过对应的所述第一进水口与对应的所述水位控制组件连接，所述第一试验箱下端设有支座。

进一步地，所述第一试验箱底部下表面上设有球阀，所述球阀的上端与所述溶洞模拟孔连接、下端通过水管与所述第二试验箱连接，所述溶洞模拟孔、所述球阀、以及所述水管的中心线相互重合。

进一步地，所述第二试验箱的上端设有连接口，所述第二试验箱通过所述连接口与所述水管连通，所述第二试验箱一端的下方设有第二进水口，所述第二试验箱通过所述第二进水口与对应的所述水位控制组件连接，所述第二试验箱的上端上设有排气阀。

进一步地，每一所述水位控制组件包括升降机和水槽，其中所述水槽固定设置在所述升降机的上端，并通过所述升降机架设在地面上，所述水槽内设有溢流隔板，所述溢流隔板与所述水槽内部各槽面固定连接，所述溢流隔板将所述水槽内部空间分隔为储水腔和溢流水腔，所述溢流隔板的高度小于所述水槽的高度，所述水槽上设有供水口、第一排水口、以及第二排水口，其中所述供水口和所述第一排水口均与所述储水腔连通，所述第二排水口与所述溢流水腔连通，所述水槽通过所述供水口与外部水源连接、通过所述第一排水口与一所述第一进水口或所述第二进水口连接。

进一步地，所述支撑件包括横梁和两竖梁，其中两所述竖梁的下端分别与所述第一试验箱两侧的上端可拆卸连接、上端均与所述横梁的下端可拆卸连接，每一所述竖梁均与所述第一试验箱垂直，所述横梁上设有定滑轮，所述落锤通过纤绳吊设在所述定滑轮上，两所述竖梁的下端沿竖直方向上下依次设有多个导向板，每一所述导向板的两端分别与两所述竖梁固定连接，每一所述导向板上设有导向孔，所有导向孔半径相同且中心线相互重合，所述钎杆穿设于各所述导向孔内，所述钎杆下端的钎头延伸出最下方的所述导向板并抵在土体表面上、上端延伸出最上方的所述导向板，每一所述导向孔的半径均与所述钎杆的半径相适配。

进一步地，位于最上方的所述导向板的上端面上可拆卸固定设有带有刻度线的透明护筒，所述透明护筒套在所述钎杆的上端上，所述透明护筒的内径大于所述钎杆的外径且大于所述落锤的直径，所述落锤的中心线、所述透明护筒轴心线和所述钎杆的轴心线三者相互重合。

进一步地，还包括埋设在土体内的位移计、水压力监测计、以及土压力器。

进一步地，所述第一试验箱和所述第二试验箱由透明的亚克力板密封可拆卸胶接制成，各所述过滤隔板和各所述溢流隔板均由透明的亚克力板制成。

根据上述所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置提供一种该装置的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、组装装置；

S2、启动并控制连接所述第二试验箱的所述水位控制组件，以向所述第二试验箱供水，进而使所述第二试验箱内的水位从所述溶洞模拟孔进入所述第一试验箱的底部；随后向所述试验腔内填充土体，之后启动并控制连接所述第一试验箱的所述水位控制组件，以向所述第一试验箱内供水直至设定水位高度，且确保所述溶洞模拟孔上方的土体不塌陷；

S3、调节所述落锤，以使所述落锤和所述钎杆上端之间的距离为设定锤距；随后松开所述落锤使其击中所述钎杆上端端部，并记录所述钎杆上端端部下沉的高度数值及土体掉落情况；

S4、重复步骤S3，获得多组所述高度数值及土体掉落情况，直至土体表面发生塌陷；

S5、关闭并拆除两所述水位控制组件，以排出所述第一试验箱和所述第二试验箱内的水；随后拆除所述冲击工况模拟组件并对所述第一试验箱内的土体进行逐层挖掘，观察土体内部塌陷现状，以对后续实验做进一步修正。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：第一，实现了工程冲击过程的模拟。在进行实验时可以通过更换不同重量的落锤、及人为控制落锤距离与冲击频率来是实现可调控技术参数，待落锤自由落体后即可为钎杆施加设定的冲击能，实现单一变量控制，操作方便易上手；

第二，实现了渗流环境的模拟。通过调节两水位控制系统的高度进而控制实现控制水位，实现了模拟地下水及水利条件，同时结合冲击工况模拟组件，达到了探究在还原真实渗流环境下工程冲击作用对覆盖型岩溶影响的目的；

第三，第一试验箱、第二试验箱、各所述过滤隔板和各所述溢流隔板均由透明的亚克力板制成，这样便于在实验过程中实时观察。

第四，整个装置结构简单，便于组装和拆卸，成本低，并且可回收利用；

第五，在土体内布设位移计、水压力监测计、以及土压力器等检测仪器，便于获取实验过程中土体变化各项数据。

附图说明

图1是本发明一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的整体结构示意图；

图2是图1中第一试验箱1的内部结构示意图；

图3是图1中水位控制组件13的整体结构示意图；

图4是图1中冲击工况模拟组件14的整体结构示意图；

图5是本实施例一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的使用方法的流程图；

图中：1-第一试验箱、2-过滤隔离板、3-支座、4-第一进水口、5-第二试验箱、6-水管、7-球阀、8-排气阀、9-第二进水口、10-布水腔、11-试验腔、12-溶洞模拟孔、13-水位控制组件、1301-水槽、1302-溢流隔板、1303-供水口、1304-第一排水口、1305-第二排水口、1306-升降机、14-冲击工况模拟组件、1401-横梁、1402-定滑轮、1403-落锤、1404-竖梁、1405-钎杆、1406-纤绳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置及方法，该模拟装置包括试验箱组件、冲击工况模拟组件14、以及相同的两水位控制组件13。

所述试验箱组件包括第一试验箱1和设置于所述第一试验箱1下方的第二试验箱5，其中所述第一试验箱1为上端无盖的试验箱，所述第二试验箱5为有盖的试验箱，所述第一试验箱1下端设有支座3，所述第一试验箱1通过所述支座3安装在地面上，这样也可以便于所述第二试验箱5安装在所述第一试验箱1的下方。

所述第一试验箱1内部设有两过滤隔板2，两所述过滤隔板2分别设置在所述第一试验箱1的两端，以将所述第一试验箱1内部空间分隔成位于两端的布水腔10和位于中间的试验腔11，每一所述过滤隔板2的各边沿均与所述第一试验箱1内部相对应的箱面固定密封连接，每一所述过滤隔板2上设有若干个过滤孔，所述第一试验箱1的底部且位于所述试验腔11内的部分设有溶洞模拟孔12，所述溶洞模拟孔12用以模拟自然界中形成溶蚀洞穴的溶洞口，在实验工况中，所述试验腔11内部填充有用于模拟自然界中覆盖在溶蚀洞穴上方的覆盖层的土体，在本实施例中，所述试验腔11内的土体为上层为黏土层、下层为砂土层的结构，这样是为了更加真实的还原背景技术中提到的武汉市典型覆盖层类型，在这里需要说明的是，本实施例中的装置所能模拟的覆盖层类型不受实施例的限制。

所述第一试验箱1两端的下部均设有第一进水口4，且每一所述第一进水口4均与对应端的所述布水腔10连通，每一所述第一进水口上均设有第一开关阀，这样就可以根据实验工况的需求来控制对应的所述第一进水口4的通断。

所述第一试验箱1底部的下端面上述设有球阀7，所述球阀7的上端与所述溶洞模拟孔12连接、下端通过水管6与所述第二试验箱5连接，所述第二试验箱5的上端设有连接口，所述第二试验箱5通过所述连接口与所述水管6连接，进而实现与所述第一试验箱1的连通。

所述第二试验箱5的上端还设有排气阀8，这样就可以根据实验工况的需求对所述第二试验箱5内的空气进行排放，所述第二试验箱一端的下部设有第二进水口9，在本实施例中，所述第二进水口9设置在所述第二试验箱5左端的下部。

相同的两所述水位控制组件13中的一所述水位控制组件13与一所述第一进水口4连接，进而与对应端的所述布水腔10连通，这样就可以向所述试验腔11内的土体供水，以达到模拟自然界中溶蚀洞穴上方覆盖层土体中的孔隙水位的目的，另一所述水位控制组件13与所述第二进水口9连接，进而与所述第二试验箱5连通，这样就可以向所述第二试验箱5内供水，以达到模拟自然界中溶蚀洞穴处岩溶水位的目的。

在这里需要说明的是，在本实施例中，与所述第一试验箱1连接的所述水位控制组件13的个数为一个，但不表明向所述第一试验箱1内供水的所述水位控制组件13仅只能有一个，换言之，向所述第一试验箱1内供水的所述水位控制组件13的个数可根据实验工况的需求设置两个或多个。

每一所述水位控制组件13包括水槽1301和升降机1306，其中所述水槽1301设置在所述升降机1306的上端，所述水槽1301通过所述升降机1306安装在地面上，所述升降机1306用以调节所述水槽1301的高度，进而实现控制所述第一试验箱1或所述第二试验箱5内的水位。

每一所述水槽1301内设有溢流隔板1302，每一所述溢流隔板1302用以将对应的所述水槽1301的内部空间分隔为储水腔和溢流水腔，在本实施例中，每一所述储水腔均大于对应的所述溢流水腔，每一所述溢流隔板1302的各边沿均与对应的所述水槽1301内部的各槽面固定密封连接，每一所述溢流隔板1302的高度小于对应的所述水槽1301的高度。

每一所述水槽1301上设有供水口1303、第一排水口1304和第二排水口1305，其中所述供水口1303和所述第一排水口1304均与对应的所述水槽1301内部的所述储水腔连通，在本实施例中，所述供水口1303设置在对应的所述水槽的侧部，所述第一排水口1304设置在对应的所述水槽1301的底部，所述第二排水口1305与对应的所述水槽1301内部的所述溢流水腔连通，所述供水口1303用以与外界的水源连接，所述第二排水口1305与外部的积水箱连接，以避免水资源的浪费，所述第一排水口1304与一所述第一进水口4或所述第二进水口9连接，在这里需要说明的是，与所述第一试验箱1连接的所述水位控制组件13中的所述第一排水口1304与一所述第一进水口4，与所述第二试验箱5连接的所述水位控制组件13中的所述第一排水口1304与所述第二进水口9连接。

在本实施例中，由于所述第一试验箱1上端无盖、所述第二试验箱2上端设有所述排气阀8，故此通过每一所述升降机1306控制对应的所述水槽1301的高度可以实现控制所述试验箱1内模拟的孔隙水位的水位或实现控制所述第二试验箱5内模拟的岩溶水位的水位。

所述冲击工况模拟组件14可拆卸的架设在所述第一试验箱1的上端，用以模拟自然界中的工程冲击，所述冲击工况模拟组件14包括支撑件和钎杆1406，所述支撑件的上端吊设有落锤1403，所述钎杆1406可上下滑动的与所述支撑件的下端连接且所述钎杆1406的钎头竖直朝下并抵在所述试验腔11内的土体表面上，所述钎杆1406位于所述溶洞模拟孔12的上方，且所述钎杆1406位于位于所述落锤1403的正下方，在本实施例中，为了更加的真实还原实际工况中工程冲击对发生岩溶塌陷的影响，故此所述钎杆1406在实验时不位于所述溶洞模拟孔12的正上方，只需要位于所述溶洞模拟孔12上方附近即可。

所述支撑件包括横梁1401和两竖梁1404，其中两所述两竖梁1404的下端分别与所述第一试验箱1两侧的上端可拆卸连接、上端均与所述横梁1401的下端可拆卸连接，每一所述竖梁1404均与所述第一试验箱1垂直，这样就可以确保所述横梁1401在空间上与所述第一试验箱1垂直；所述横梁1401的下端设有定滑轮1402，所述落锤1403通过纤绳1408吊设在所述定滑轮1402上，两所述竖梁1404的下端沿竖直方向上下依次设有多个导向板1405，在本实施例中，所述导向板1405的数量为两个，每一所述导向板1405上均设有导向孔，两所述导向孔的半径相同且二者的中心线相互重合，所述钎杆1406穿设与两所述导向孔内，所述钎杆1406可沿着两所述导向孔的中心线上下滑动，所述钎杆1406下端的钎头穿过最下方的所述导向孔并与所述试验腔11内的土体表面垂直、上端延伸出最上方的所述导向孔，两所述导向孔的半径与所述钎杆1406的半径相适配，这样就可以在模拟工程冲击时通过来两所述导向孔来对所述钎杆1406进行导向，防止所述钎杆1406发生侧翻，进而无法与所述试验腔11内的土体表面垂直，在本实施例中，每一所述导向板1405的两端均分别与两所述竖梁1404可拆卸连接。

所述钎杆1406的上端套设有带有刻度线的透明护筒1407，所述透明护筒1407的内径大于所述钎杆1406的外径且大于所述落锤1403的直径，所述透明护筒1407的下端与位于上方的所述导向板1405的上端面可拆卸连接，所述落锤1403的中心线、所述透明护筒1407轴心线和所述钎杆1406的轴心线三者相互重合，在本实施例中，由于在进行实验模拟工程冲击是需要记录所述钎杆1406下沉的高度数值，故此所述钎杆1406的上端端部位于所述透明护筒1407内，且在本实施例中两所述导向板1405之间的距离小于所述透明护筒1407的长度。

本实施例中的模拟装置还包括埋设在所述试验腔11内土体中的位移计、水压力监测计、以及土压力器，且三者埋设位置位于所述溶洞模拟孔12上方附近，所述位移计、所述水压力监测计、以及所述土压力器用以监察在实验模拟冲击时土体的各项相关数据变化，在这里需要说明的是，为了更好的监测土体的各项数据，在实验时所采用的监测仪器不限制于本实施例所提出来的种类。

在本实施例中，所述第一试验箱1和所述第二试验箱5均是由透明的亚克力板密封可拆卸胶接制成，这样就便于装置的组装和回收拆卸，同时，各所述过滤隔板和各所述溢流隔板也均由透明的亚克力板制成，这样便于观察水流动情况。

根据本实施例中的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，现提供一种该装置的使用方法，该方法具体包括以下步骤：

S1、组装装置。

具体地，按照实验要求组装好模拟装置，并确保装置整体的密封性。

S2、启动并控制连接所述第二试验箱的所述水位控制组件，以向所述第二试验箱供水，进而使所述第二试验箱内的水位从所述溶洞模拟孔进入所述第一试验箱的底部；随后向所述试验腔内填充土体，之后启动并控制连接所述第一试验箱的所述水位控制组件，以向所述第一试验箱内供水直至设定水位高度，且确保所述溶洞模拟孔上方的土体不塌陷。

具体地，在进行实验时，打开所述球阀7，随后启动连接所述第二试验箱5的所述水位控制组件13，以向所述第二试验箱5内供水，进而达到模拟自然界中溶蚀洞穴处的岩溶水位的目的，与此同时，打开所述第二试验箱5上端的所述排气阀8，这样就可以在供水时将所述第二试验箱5内的空气排出，当所述第二试验箱5内的水位从所述水管6倒灌进入所述第一试验箱1的底部且淹没所述溶洞模拟孔12时，将所述球阀7和所述排气阀8关闭；随后向所述试验腔11内填充土体，之后启动连接所述第一试验箱1的所述水位控制组件13，以向所述第一试验箱1内供水，以让连接所述第一试验箱1的所述水位控制组件13向所述第一试验箱1内供的水达到设定水位高度，进而达到模拟自然界中溶蚀洞穴上方覆盖层土体中的孔隙水位的目的，同时在供水时需保证所述试验腔11内的土体不发生塌陷。

S3、调节所述落锤，以使所述落锤和所述钎杆上端之间的距离为设定锤距；随后松开所述落锤使其击中所述钎杆上端端部，并记录所述钎杆上端端部下沉的高度数值及土体掉落情况。

具体地，当连接所述第一试验箱1的所述水位控制组件13供的水达到设定水位高度后，确保水位高度不变，同时静置一定时间，在本实施例中，静置时间为24小时，这样就可以使所述试验腔11内的水分布均匀并将浸没的土层中的空气排出，以达到真实的还原自然界中溶蚀洞穴附近的环境；随后打开所述球阀7，以使所述第一试验箱1和所述第二试验箱5相互连通，同时在打开所述球阀7时需确保所述溶洞模拟孔12附近的土体不掉落；之后人为调节所述落锤1403的高度，以使所述落锤1403和所述钎杆1406上端之间的距离为设定锤距，同时确保所述落锤1403位于所述透明护筒1407内，这样就可以利用所述透明护筒1407上的刻度线来调整所述设定锤距，再后，松开所述落锤1403使其击中所述钎杆1406上端，进而达到模拟工程冲击的目的，在这里需要说明的时，如果需要更大程度的冲击，可通过改变所述落锤1403的型号(即改变重量)或改变所述设定锤距来实现，在所述落锤1403击中所述钎杆1406后，通过所述透明护筒1407上的刻度线来记录所述钎杆1406下沉的高度，并观察记录所述试验腔11内土体的掉落情况。

S4、重复步骤S3，获得多组所述高度数值及土体掉落情况，直至土体表面发生塌陷。

在这里需要说明的是，在执行上述步骤S3或S4时，如果当所述钎杆1406的上端端部被所述落锤1403击沉至所述透明护筒1407最下端的时候，所述试验腔11内土体的表面还未发生塌陷，这个时候，就需要调整两所述导向板1405之间的距离，进而使所述透明护筒1407下降，从而使所述钎杆1406的上端端部重新位于所述透明护筒1407内，这样便于后续再继续利用所述落锤1403冲击所述钎杆1406时，记录所述钎杆1406的下沉高度和调整所述钎杆1406与所述落锤之间的所述设定锤距，在同一次的实验过程中，所述设定锤距不变。

S5、关闭并拆除两所述水位控制组件，以排出所述第一试验箱和所述第二试验箱内的水；随后拆除所述冲击工况模拟组件并对所述第一试验箱内的土体进行逐层挖掘，观察土体内部塌陷现状，以对后续实验做进一步修正。

具体地，在实验结束后，关闭并拆除两所述水位控制组件13，这样就可以利用大气压来使所述第一试验箱1和所述第二试验箱5内的水从所述第一进水口4和所述第二进水口9排出，随后关闭所述球阀7并拆除所述冲击工况模拟组件14，最后对所述试验腔11内的土体进行逐层挖掘，进而观察土体内部塌陷现状，以为后续实验的修正做出指导。

所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于，包括：

试验箱组件，其包括无盖的第一试验箱以及设置于所述第一试验箱下方的第二试验箱，其中所述第一试验箱内部空间被两过滤隔板分隔成位于两端的布水腔和位于中间的试验腔，所述试验腔用于填充土体，所述试验腔底部设有溶洞模拟孔并通过所述溶洞模拟孔与所述第二试验箱连通；

冲击工况模拟组件，其包括支撑件和钎杆，其中所述支撑件可拆卸的架设在所述第一试验箱的上端且所述支撑件上端吊设有落锤，所述钎杆可上下滑动的与所述支撑件下端连接，所述落锤位于所述钎杆的正上方以对所述钎杆锤击，进而使所述钎杆的钎头冲击土体，所述钎杆位于所述溶洞模拟孔上方；

以及相同的两水位控制组件，其中一所述水位控制组件与所述布水腔连通，另一所述水位控制组件与所述第二试验箱连通。

2.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：所述第一试验箱两端的下部均设有第一进水口，每一所述第一进水口与对应端的所述布水腔连通，每一所述第一进水口上设有第一开关阀，所述第一试验箱一端的一所述布水腔通过对应的所述第一进水口与对应的所述水位控制组件连接，所述第一试验箱下端设有支座。

3.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：所述第一试验箱底部下表面上设有球阀，所述球阀的上端与所述溶洞模拟孔连接、下端通过水管与所述第二试验箱连接，所述溶洞模拟孔、所述球阀、以及所述水管的中心线相互重合。

4.如权利要求3所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：所述第二试验箱的上端设有连接口，所述第二试验箱通过所述连接口与所述水管连通，所述第二试验箱一端的下方设有第二进水口，所述第二试验箱通过所述第二进水口与对应的所述水位控制组件连接，所述第二试验箱的上端上设有排气阀。

5.如权利要求4所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：每一所述水位控制组件包括升降机和水槽，其中所述水槽固定设置在所述升降机的上端，并通过所述升降机架设在地面上，所述水槽内设有溢流隔板，所述溢流隔板与所述水槽内部各槽面固定连接，所述溢流隔板将所述水槽内部空间分隔为储水腔和溢流水腔，所述溢流隔板的高度小于所述水槽的高度，所述水槽上设有供水口、第一排水口、以及第二排水口，其中所述供水口和所述第一排水口均与所述储水腔连通，所述第二排水口与所述溢流水腔连通，所述水槽通过所述供水口与外部水源连接、通过所述第一排水口与一所述第一进水口或所述第二进水口连接。

6.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：所述支撑件包括横梁和两竖梁，其中两所述竖梁的下端分别与所述第一试验箱两侧的上端可拆卸连接、上端均与所述横梁的下端可拆卸连接，每一所述竖梁均与所述第一试验箱垂直，所述横梁上设有定滑轮，所述落锤通过纤绳吊设在所述定滑轮上，两所述竖梁的下端沿竖直方向上下依次设有多个导向板，每一所述导向板的两端分别与两所述竖梁固定连接，每一所述导向板上设有导向孔，所有导向孔半径相同且中心线相互重合，所述钎杆穿设于各所述导向孔内，所述钎杆下端的钎头延伸出最下方的所述导向板并抵在土体表面上、上端延伸出最上方的所述导向板，每一所述导向孔的半径均与所述钎杆的半径相适配。

7.如权利要求6所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：位于最上方的所述导向板的上端面上可拆卸固定设有带有刻度线的透明护筒，所述透明护筒套在所述钎杆的上端上，所述透明护筒的内径大于所述钎杆的外径且大于所述落锤的直径，所述落锤的中心线、所述透明护筒轴心线和所述钎杆的轴心线三者相互重合。

8.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：还包括埋设在土体内的位移计、水压力监测计、以及土压力器。

9.如权利要求1所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置，其特征在于：所述第一试验箱和所述第二试验箱由透明的亚克力板密封可拆卸胶接制成，各所述过滤隔板和各所述溢流隔板均由透明的亚克力板制成。

10.如权利要求1任意一项所述的一种模拟渗流环境下工程冲击诱发岩溶塌陷装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、组装装置；

S2、启动并控制连接所述第二试验箱的所述水位控制组件，以向所述第二试验箱供水，进而使所述第二试验箱内的水位从所述溶洞模拟孔进入所述第一试验箱的底部；随后向所述试验腔内填充土体，之后启动并控制连接所述第一试验箱的所述水位控制组件，以向所述第一试验箱内供水直至设定水位高度，且确保所述溶洞模拟孔上方的土体不塌陷；

S3、调节所述落锤，以使所述落锤和所述钎杆上端之间的距离为设定锤距；随后松开所述落锤使其击中所述钎杆上端端部，并记录所述钎杆上端端部下沉的高度数值及土体掉落情况；

S4、重复步骤S3，获得多组所述高度数值及土体掉落情况，直至土体表面发生塌陷；

S5、关闭并拆除两所述水位控制组件，以排出所述第一试验箱和所述第二试验箱内的水；随后拆除所述冲击工况模拟组件并对所述第一试验箱内的土体进行逐层挖掘，观察土体内部塌陷现状，以对后续实验做进一步修正。

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