一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，包括挖掘机、运输车、装载机水泵，所述其垂向掘洞目的主要是检测溶洞的溶蚀速度和检测水流场，具体操作如以下步骤：开钻前：①根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位是否存在溶洞；②根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞。该岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，通过该模拟装置得到岩石成分、结构、环境对溶洞溶蚀的影响的数据，而且还能够通过三维有限差分地下水流模拟程序和三维溶质运移模块，对岩溶水进行检测得到污染源的分布图，方便点对点进行修复。

The simulation device of a karst water vertical burrowing mechanism

The simulation device of the invention discloses a karst water vertical burrowing mechanism, including excavators, truck, loader pump, the main purpose is to detect the vertical burrowing karst dissolution rate and detection of flow field, specific operations such as the following steps: before drilling: preliminary statistics according to the data of geological exploration. Part of drilling in the cave is Beaded distribution, determine the karst distribution range, can also according to the detailed survey sampling, to determine whether there is about to open a pier drilling cave; according to the approaching construction of pile foundation, to determine whether the initial construction of karst cave area. The simulation device of the karst water vertical burrowing mechanism, influence of rock composition, structure and environment of karst cave by the simulated device data, but also can simulate the procedure and three-dimensional solute transport module through three-dimensional finite difference groundwater flow, were detected by distribution of pollution sources of karst water, convenient point repair of point.

【技术实现步骤摘要】
一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置
本专利技术涉及岩溶掘洞模拟设备
，具体为一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置。
技术介绍
岩溶含水层的富水性总的来说是较强的，但是含水又极不均匀。因岩溶水并不是均匀地遍及整个可溶岩的分布范围，而是埋藏于可溶岩的溶蚀裂隙、溶洞中，所以往往同一岩溶含水层在同一标高范围内，或者同一地段，甚至相距几米，富水性可相差数十倍至数百倍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，以解决现有的技术缺陷和不能达到的技术要求。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，包括挖掘机、运输车、装载机水泵，所述其垂向掘洞目的主要是检测溶洞的溶蚀速度和检测水流场，具体操作如以下步骤：(1)开钻前：①根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位是否存在溶洞；②根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞；(2)钻进过程中：①挖掘机钻头垂直向下钻动；②捞取样渣分析：根据渣样进行分析，看渣样是否出现异常变化，如入岩后出现粘土等填充物；③钻进进尺速度：钻进过程中，漏浆之前钻进进尺发现异常，进尺较平时正常工作时快，可能出现全填充；④钻头偏斜：钻进过程中发现钻头、钢丝绳偏离中心位置，初步确定出现斜坡岩、小溶洞或裂隙。优选的，所述通过实验检测岩石，并得到溶洞溶蚀的速度数据，在外界条件相同的情况下，可溶解物质的含量多少是溶蚀快慢的控制性因素；但是溶蚀率的大小变化并不和可溶物质的含量大小完全一致，因此溶蚀的快慢还受到例如碎屑胶结方式；碎屑颗粒大小，可溶物是否有杂质等因素的综合影响。优选的，所述利用软件建立三维有限差分地下水流模拟程序用于模拟地下水水流，三维溶质运移模块用于模拟污染物在对流弥散情况下的迁移，通过在茅草铺地区假设污染源，用三维有限差分地下水流模拟程序模拟了地下水污染物在时间和空间上的迁移特征，其污染羽的形状和扩散方位主要受地下水流场的控制，而污染物的浓度与水量多少相关。优选的，所述通过建立数学模型计算岩溶水中有害物质的分布状态，其水流方程为：H-水位，m；Kxy-含水层渗透系数，m/d；m-含水层厚度，m；μ-弹性给水度；Q-源汇项，m3/d；H0-初始水位，m；H1-边界水头，m；q-边界近出水量；岩溶水中的污染物与浅层孔隙水、地表矿井排水的渗漏有关。优选的，所述侵蚀基准面长期不变化条件下岩溶发育的分带特征，当构造运动引起侵蚀基准面升降时，地下水流动系统发生变化，从而影响岩溶的垂直分带；如果地壳持续上升，饱和带以下水流系统不断转化为非饱和带的垂直水流，整个碳酸盐岩体岩溶便不发育且以垂向溶蚀裂隙及规模不大的垂向洞穴为主。优选的，所述垂直循环带中岩溶水自上而下的垂直流动，主要发育有漏斗、落水洞、竖井等垂直岩溶形态；在季节循环带中，地下水既有垂直运动，也有水平运动，因此，岩溶既有垂直岩溶形态，也有水平岩溶形态；在水平循环带中地下水基本上是水平运动。优选的，所述由地表向地下，岩溶的发育程度由强变弱，直至岩溶不发育；地壳的垂直剖面可划分为静水压力带过渡压力带和岩石静压力带三个水动力学带。优选的，所述通过多参数仪检测，岩溶介质结构影响了地下水的赋存条件和水力联系而导致水物化性质的差异。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：该模拟装置得到岩石成分、结构、环境对溶洞溶蚀的影响的数据，而且还能够通过三维有限差分地下水流模拟程序和三维溶质运移模块，对岩溶水进行检测得到污染源的分布图，方便点对点进行修复。具体实施方式下面将结合本专利技术，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，包括挖掘机、运输车、装载机水泵，所述其垂向掘洞目的主要是检测溶洞的溶蚀速度和检测水流场，具体操作如以下步骤：(1)开钻前：①根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位是否存在溶洞；②根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞；(2)钻进过程中：①挖掘机钻头垂直向下钻动；②捞取样渣分析：根据渣样进行分析，看渣样是否出现异常变化，如入岩后出现粘土等填充物；③钻进进尺速度：钻进过程中，漏浆之前钻进进尺发现异常，进尺较平时正常工作时快，可能出现全填充；④钻头偏斜：钻进过程中发现钻头、钢丝绳偏离中心位置，初步确定出现斜坡岩、小溶洞或裂隙。通过实验检测岩石，并得到溶洞溶蚀的速度数据，在外界条件相同的情况下，可溶解物质的含量多少是溶蚀快慢的控制性因素；但是溶蚀率的大小变化并不和可溶物质的含量大小完全一致，因此溶蚀的快慢还受到例如碎屑胶结方式；碎屑颗粒大小，可溶物是否有杂质等因素的综合影响。利用软件建立三维有限差分地下水流模拟程序用于模拟地下水水流，三维溶质运移模块用于模拟污染物在对流弥散情况下的迁移，通过在茅草铺地区假设污染源，用三维有限差分地下水流模拟程序模拟了地下水污染物在时间和空间上的迁移特征，其污染羽的形状和扩散方位主要受地下水流场的控制，而污染物的浓度与水量多少相关。通过建立数学模型计算岩溶水中有害物质的分布状态，其水流方程为：H-水位，m；Kxy-含水层渗透系数，m/d；m-含水层厚度，m；μ-弹性给水度；Q-源汇项，m3/d；H0-初始水位，m；H1-边界水头，m；q-边界近出水量；岩溶水中的污染物与浅层孔隙水、地表矿井排水的渗漏有关。侵蚀基准面长期不变化条件下岩溶发育的分带特征，当构造运动引起侵蚀基准面升降时，地下水流动系统发生变化，从而影响岩溶的垂直分带；如果地壳持续上升，饱和带以下水流系统不断转化为非饱和带的垂直水流，整个碳酸盐岩体岩溶便不发育且以垂向溶蚀裂隙及规模不大的垂向洞穴为主。垂直循环带中岩溶水自上而下的垂直流动，主要发育有漏斗、落水洞、竖井等垂直岩溶形态；在季节循环带中，地下水既有垂直运动，也有水平运动，因此，岩溶既有垂直岩溶形态，也有水平岩溶形态；在水平循环带中地下水基本上是水平运动。由地表向地下，岩溶的发育程度由强变弱，直至岩溶不发育；地壳的垂直剖面可划分为静水压力带过渡压力带和岩石静压力带三个水动力学带。通过多参数仪检测，岩溶介质结构影响了地下水的赋存条件和水力联系而导致水物化性质的差异。本专利技术一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置根据逐桩勘察地质报告中每根桩溶洞出现的情况，推断其范围大小，制定处理方式；每个孔位的地质柱状图和施工方法都单独列出，对应发给相关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的处理方式；钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样；同时定位放线应注意：依据已布设的平面控制加密导线控制点坐标和经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，精确测设各桩位的中心桩；采用正交线法定出该桩位的法线方向线控制桩，供护筒安装及机具定位使用。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，包括挖掘机、运输车、装载机水泵，其特征在于：所述其垂向掘洞目的主要是检测溶洞的溶蚀速度和检测水流场，具体操作如以下步骤：(1)开钻前：①根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位是否存在溶洞；②根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞；(2)钻进过程中：①挖掘机钻头垂直向下钻动；②捞取样渣分析：根据渣样进行分析，看渣样是否出现异常变化，如入岩后出现粘土等填充物；③钻进进尺速度：钻进过程中，漏浆之前钻进进尺发现异常，进尺较平时正常工作时快，可能出现全填充；④钻头偏斜：钻进过程中发现钻头、钢丝绳偏离中心位置，初步确定出现斜坡岩、小溶洞或裂隙。

【技术特征摘要】
1.一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，包括挖掘机、运输车、装载机水泵，其特征在于：所述其垂向掘洞目的主要是检测溶洞的溶蚀速度和检测水流场，具体操作如以下步骤：(1)开钻前：①根据地勘资料进行初步统计，部分钻孔中溶洞是否呈串珠状分布，确定溶洞分布范围，也可根据详勘取样，确定即将开钻墩位是否存在溶洞；②根据临近已施工桩基，初步确定施工区域是否存在溶洞；(2)钻进过程中：①挖掘机钻头垂直向下钻动；②捞取样渣分析：根据渣样进行分析，看渣样是否出现异常变化，如入岩后出现粘土等填充物；③钻进进尺速度：钻进过程中，漏浆之前钻进进尺发现异常，进尺较平时正常工作时快，可能出现全填充；④钻头偏斜：钻进过程中发现钻头、钢丝绳偏离中心位置，初步确定出现斜坡岩、小溶洞或裂隙。2.根据权利要求1所述的一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，其特征在于：所述通过实验检测岩石，并得到溶洞溶蚀的速度数据，在外界条件相同的情况下，可溶解物质的含量多少是溶蚀快慢的控制性因素；但是溶蚀率的大小变化并不和可溶物质的含量大小完全一致，因此溶蚀的快慢还受到例如碎屑胶结方式；碎屑颗粒大小，可溶物是否有杂质等因素的综合影响。3.根据权利要求1所述的一种岩溶水垂向掘洞机制的模拟装置，其特征在于：所述利用软件建立三维有限差分地下水流模拟程序用于模拟地下水水流，三维溶质运移模块用于模拟污染物在对流弥散情况下的迁移，通过在茅草铺地区假设污染源，用三维有限差分地下水流模拟程序模拟了地下水污染物在时间和空间上的迁移特征，其污染羽的形状和扩散方位主要受地下水流场的控制，而污染物的浓度与水量多...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇成，陈清华，许欣雨，柴铭，孙珂，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37