一种动态变形土体渗流模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动态变形土体渗流模拟装置，属于渗流模拟技术领域，用以解决现有渗流模拟装置无法对实验土体进行动态变形分析的问题。本发明专利技术包括：实验土体、围压控制组件、渗流控制组件以及土体动态形变控制机构；其中，所述围压控制组件为筒形结构，实验土体设置在围压控制组件的内部；土体动态形变控制机构设置在实验土体的下方，用于控制实验土体变形；渗流控制组件设置再实验土体的上方，且与围压控制组件固定连接；所述渗流控制组件能够允许液态水渗入实验土体。本发明专利技术能够实现在土体动态变形状态下的土体渗流模拟。态变形状态下的土体渗流模拟。态变形状态下的土体渗流模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种动态变形土体渗流模拟装置


[0001]本专利技术涉及渗流模拟
，尤其涉及一种动态变形土体渗流模拟装置。

技术介绍

[0002]近年来，在松散含水层下采矿采煤及底下工程引发的突水灾害就高达数十起，造成了重大的经济损失和严重的社会影响。由此可见，提高资源采出率与水资源保护是实现水体下压煤开采的关键问题。
[0003]考虑隔水关键岩层的采动裂隙演化特征，在渗流场及应力场作用下，隔水关键层系统为时变的非线性渗流系统，压实稳定后是否发生渗流失稳需要进行深入的研究与验证，单一的导水裂隙带发育高度无法作为科学、准确的现场评价指标。
[0004]地下开采中，其模拟实验研究是目前最为常见的研究方法，但对于以隔水关键层为控制对象的开采演变相似材料模拟相关研究甚少，主要原因是模拟装置的不足。
[0005]现有技术的模拟模拟装置存在一个共同弱点，即，所采用的试件只能进行简单变化，在其实验过程中，开采扰动对试件所产生的作用存在较大程度的失真或失准，存在较大的使用局限性，无法对实验土体开采扰动的渗流情况进行动态、全面、系统的研究。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种动态变形土体渗流模拟装置，用以解决现有渗流模拟装置无法对实验土体进行动态变形分析的问题。
[0007]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种动态变形土体渗流模拟装置，包括：实验土体、围压控制组件、渗流控制组件以及土体动态形变控制机构；其中，围压控制组件为筒形结构，实验土体设置在围压控制组件的内部；土体动态形变控制机构设置在实验土体的下方，用于控制实验土体变形；渗流控制组件设置在实验土体的上方，且与围压控制组件固定连接；渗流控制组件能够允许液态水渗入实验土体。
[0009]进一步地，渗流控制组件包括：上盖和垫板；上盖与外框固定连接；垫板设置在上盖和实验土体之间。
[0010]具体地，上盖上设有渗流入水孔；垫板上设有多个渗流孔；渗流孔通过均压开槽与渗流入水孔连通。渗流入水孔能够与外置渗透压生成装置连通。
[0011]进一步地，围压控制组件包括：外框和内壁；外框为刚性金属材料；内壁设置在外框内部，且与外框形成围压空腔；内壁为柔性不透水材料。
[0012]进一步地，土体动态形变机构包括：履带轮和透水履带。
[0013]具体地，履带轮设有两个，两个履带轮的高度通过两组伸缩杆组件独立控制；透水履带套设在两个履带轮的外部，且透水履带用于承托实验土体。
[0014]进一步地，还包括控制轮；控制轮设置在两个履带轮之间，且控制轮通过伸缩杆组件带动位移。
[0015]具体地，伸缩杆组件包括：第一伸缩杆组件、第二伸缩杆组件和第三伸缩杆组件；履带轮通过第一伸缩杆组件带动位移；控制轮通过第二伸缩杆组件带动位移；第三伸缩杆组件连接透水履带，用于带动透水履带变形。
[0016]进一步地，伸缩杆组件设置在下盖上；外框的底部与下盖固定连接；内壁的内侧还设有支撑结构钢。
[0017]进一步地，外框和内壁均为矩形筒状结构；外框和内壁之间均匀设置四块挡板，四块挡板将围压空腔分隔为四个侧腔。
[0018]具体地，上盖上设置第一围压入水孔，垫板上设置第二围压入水孔；第一围压入水孔能够连通外置围压生成装置；第一围压入水孔与第二围压入水孔连通，且第一围压入水孔和第二围压入水孔均设有四个；四个第二围压入水孔分别连通四个侧腔。
[0019]专利技术技术方案至少能够实现以下效果之一：
[0020]1.本专利技术的动态变形土体渗流模拟装置，由实验土体部分、围压控制部分、渗流控制部分、土体动态形变控制部分组成，围压控制部分起到对实验土体进行围压控制作用并可以根据需求分别控制四周围压；渗流控制部分作用是控制对土体的渗流；土体动态变形控制部分通过对土体底部的隔水板履带支撑进行分点控制来起到控制土体动态变形的作用；在土体动态变形状态下进行土体动态变化的渗流模拟实验，收集渗流水并进行实时分析，实现了对动态变形状态土体的渗流模拟。
[0021]2.本专利技术的动态变形土体渗流模拟装置，通过渗流与围压控制对实验土体进行动态变化土体渗流实验，并可以控制实验土体进行动态变化以模拟采动影响下的土体渗流情况，并且可以对渗流出水进行实时记录分析。能够获得开采扰动对渗流状态产生的影响，避免了模拟状态的失真或失准，实现了对实验土体进行动态变形分析。
[0022]3.本专利技术的动态变形土体渗流模拟装置，设置挡板将内壁外侧的围压空腔分为四个侧腔，同时通过围压控制系统可以对内壁的四周的四个侧腔分别进行围压控制，可以实现对不同围压状态下的土体渗流状态的模拟，具有更好的适用性且能够实现更准确的土体动态模拟。
[0023]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为本专利技术的动态变形土体渗流模拟装置的剖视图；
[0026]图2为本专利技术的动态变形土体渗流模拟装置的剖视图的装置动态变形示意图；
[0027]图3为本专利技术的挡板安装示意图；
[0028]图4为本专利技术的上盖的透视图；
[0029]图5为本专利技术的外框的透视图；
[0030]图6为本专利技术的垫板的透视图；
[0031]图7为本专利技术的下盖的示意图；
[0032]图8为本专利技术的履带轮、控制轮的示意图；
[0033]图9为本专利技术的透水履带的示意图；
[0034]图10为本专利技术的控制连杆的安装示意图；
[0035]图11为本专利技术的导轨线性滑台的示意图；
[0036]图12为本专利技术的支撑结构钢的示意图。
[0037]附图标记：
[0038]01
‑
上盖；02
‑
外框；03
‑
垫板；04
‑
内壁；05
‑
下盖；06
‑
履带轮；07
‑
透水履带；08
‑
控制轮；09
‑
控制连杆；10
‑
导轨线性滑台；11
‑
支撑结构钢；12
‑
挡板；
[0039]0101
‑
第一通孔；0102
‑
第二通孔；0103
‑
渗流入水孔；0104
‑
第一围压入水孔；
[0040]0201
‑
第三通孔；0202
‑
第四通孔；0203
‑
阶梯口；0204...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态变形土体渗流模拟装置，其特征在于，包括：实验土体、围压控制组件、渗流控制组件以及土体动态形变控制机构；其中，所述围压控制组件为筒形结构，实验土体设置在围压控制组件的内部；土体动态形变控制机构设置在实验土体的下方，用于控制实验土体变形；渗流控制组件设置在实验土体的上方，且与围压控制组件固定连接；所述渗流控制组件能够允许液态水渗入实验土体。2.根据权利要求1所述的动态变形土体渗流模拟装置，其特征在于，所述渗流控制组件包括：上盖(01)和垫板(03)；所述垫板(03)设置在所述上盖(01)和所述实验土体之间。3.根据权利要求2所述的动态变形土体渗流模拟装置，其特征在于，所述围压控制组件包括：外框(02)和内壁(04)；所述内壁(04)设置在所述外框(02)内部，且与所述外框(02)形成围压空腔。4.根据权利要求3所述的动态变形土体渗流模拟装置，其特征在于，所述土体动态形变机构包括：履带轮(06)和透水履带(07)。5.根据权利要求4所述的动态变形土体渗流模拟装置，其特征在于，所述土体动...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，张慧友，宋刚，黎勇，冯鑫，张国韬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：