一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法及装置，涉及地质勘探技术领域，主要目的是针对现有技术缺乏对岩溶分布复杂性研究的问题，提供一种能够用于具有分布式特征的覆盖型岩溶的研究方法和装置，从而为岩溶地区工程研究提供一种新的研究方向。该浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，包括以下步骤：A：确认岩溶发育区总体积、岩溶体积率和岩溶发育形态；B：将部分模型土和干冰随机拌合制作的符合上述要求的岩溶发育区布置在模型箱内，位于模型箱内的模型地层的外周侧包覆有模型土，拌合部分的岩溶发育区中干冰体积与该部分模型土与干冰混合物总体积比率满足区域岩溶体积率；C：分布式岩溶形成于随机分布的干冰所在处。处。处。

【技术实现步骤摘要】
一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法和装置


[0001]本专利技术涉及地质勘探
，尤其是涉及一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法和装置。

技术介绍

[0002]岩溶是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。岩溶发育形态复杂且规律性较弱，按照基岩露出形式可将岩溶分为裸露型岩溶、覆盖型岩溶、埋藏式岩溶等，在城市地下工程中所遇岩溶不良地质多以覆盖型岩溶为主，其基岩埋深浅且上部覆盖有一定厚度的松散堆积物。在覆盖型岩溶发育区，由于地下水在分界面上下往复运动，处于岩土分界面处的可溶岩其岩溶发育往往较强，但其岩溶发育形态不一且以中小型岩溶管道、溶沟、溶槽为主，少见大型集中式空腔，其岩溶发育强度通常随岩层厚度增大而逐渐减弱。
[0003]对于岩溶发育强度的表征，在实际工程中通常以钻孔见洞率来进行描述。工程勘察中的见洞率定义为某一区域内出现溶(土)洞的钻孔个数之和与该区域内所有的钻孔总数之和的比值，而见洞率仅仅以钻孔是否出现岩土断层作为判断标准，无法体现各岩溶洞体的发育规模及形状，且其受钻孔位置的选择出现较大变异，并不能很好的反映区域溶洞发育体量。
[0004]在对岩溶地区工程问题进行研究时，对于溶洞的处理大都简化为单个椭圆形或圆形截面的洞，而忽略了岩溶地区中溶洞实际分布的复杂性。同时，在室内模型试验中多以充气气囊、高温可溶蜡等对集中型溶腔进行模拟，而对这种具有分布式特征的覆盖型岩溶却鲜有研究。
[0005]为了方便对岩溶的分布特征进行研究，需要研发一种能够模拟该类岩溶的模型的加工方法以及相应的加工装置。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法和装置，以解决现有技术中存在的缺乏相关研究手段的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]本专利技术提供的一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，包括以下步骤：
[0009]A：确认岩溶发育区总体积、岩溶体积率和岩溶的发育形态；
[0010]B：将部分模型土和可挥发的岩溶空腔填充物混合后制作的符合上述要求的岩溶发育区布置在模型箱内，位于所述模型箱内的所述岩溶发育区的外周侧包覆有模型土；
[0011]C：分布式岩溶形成于所述可挥发的岩溶空腔填充物所在处且所述可挥发的岩溶空腔填充物在所述岩溶发育区内随机分布；所有的所述可挥发的岩溶空腔填充物的体积均
值和体积方差满足统计规律。
[0012]上述拌和形成的岩溶发育区中的可挥发的岩溶空腔填充物的体积与最终形成的总体积的比率满足区域岩溶体积率；另外，在确定单一腔体的形态基础上，可挥发的岩溶空腔填充物的体积值满足统计规律(主要指体积均值与体积方差)。在这一条件下制备得到的浅表地层分布式岩溶模型能够更好的模拟所需地层，以便于对相应的地质条件进行研究。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，根据所述岩溶发育区总体积和所述可挥发的岩溶空腔填充物挥发后形成的岩溶腔体的总体积确定该获取该岩溶模型的岩溶体积率，包括：
[0015]所述岩溶体积率n＝V_c/V；
[0016]其中，所述V_c为所述可挥发的岩溶空腔填充物挥发后形成的岩溶腔体的总体积，所述V为所述岩溶发育区的总体积。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述岩溶发育区的配制步骤如下：取所需用量的模型土和可挥发的岩溶空腔填充物混合搅拌均匀得到符合所述岩溶发育区总体积的混合物，随后将得到的所述混合物依据所述岩溶的发育形态布置在待布置位置上。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述可挥发的岩溶空腔填充物为干冰。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤B的具体操作步骤如下：
[0020]S1：向所述模型箱内填充模型土至土壤厚度为h1；
[0021]S2：向土壤上方插入至少两个隔离板并将所述岩溶发育区放置在由所述隔离板形成的隔离空间内，将模型土填充至隔离板外侧空间，此时土壤厚度为h2；
[0022]S3：移除隔离板并向模型箱内填充模型土至指定高度，此时所述岩溶发育区被所述模型土覆盖，此时土壤厚度为h3；所述h1＜h2＜h3。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述隔离板为亚克力板。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，位于所述岩溶发育区上方的所述模型土需填平压实。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，位于所述岩溶发育区下方的所述模型土内还设置有隧道模型。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述隧道模型的边缘与所述模型箱之间的最小间距不小于所述隧道模型内径的三倍。
[0027]本专利技术还提供了一种浅表地层分布式岩溶模型的制备装置，采用上述任一项所述的浅表地层分布式岩溶模型的制备方法操作的制备装置，该装置包括独立布置的模型箱和隔离板，所述模型箱的上端设置有开口。
[0028]相比于现有技术，本专利技术较佳的实施方式提供的浅表地层分布式岩溶模型的制备方法可以利用模型土和具有较好的挥发能力的岩溶空腔填充物(例如干冰等)来模拟岩溶腔体，从而达到构建岩溶发育区模型的效果：干冰在常温下挥发的过程在某种意义上来说就是对溶蚀作用的模拟，可以较好的还原可溶岩中溶蚀腔体的形成过程。在配置时，通过搅拌的方式能模拟区域岩溶随机分布的特性，通过控制岩溶的体积率来实现对岩溶发育强度的控制，从而有效模拟城市地下工程中常遇的覆盖型分布式岩溶不良地质条件，较好地实现了岩溶分布的随机性，同时还具有实现方式简单、便利，材料成本低的优点；另外，本方法还能够通过区域岩溶体积率实现了对试验中岩溶发育体量的精准控制；最后，通过该方法制得的岩溶腔体的形态大小具有一定的统计特征，制备得到的岩溶发育地层与传统的制备
方法相比更加符合实际的岩溶地质条件。本专利技术还提供了一种制备装置，该装置可以通过模型箱、隔离板以及位于箱体内的隧道模型较好的模拟实际地质条件，从而满足制备要求。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术浅表地层分布式岩溶模型的制备装置的使用示意图；
[0031]图2是图1的正剖面图；
[0032]图3是图1的侧剖面图；
[0033]图4是图1的俯剖面图；
[0034]图5A
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图5C是本专利技术浅表地层分布式岩溶模型的制备装置的其它使用示意图。
[0035]图中：1、模型箱；2、模型土；3、隔离板；4、干冰；5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A：确认岩溶发育区总体积、岩溶体积率和岩溶的发育形态；B：将部分模型土和可挥发的岩溶空腔填充物混合后制作的符合上述要求的岩溶发育区布置在模型箱内，位于所述模型箱内的所述岩溶发育区的外周侧包覆有模型土；C：分布式岩溶形成于所述可挥发的岩溶空腔填充物所在处且所述可挥发的岩溶空腔填充物在所述岩溶发育区内随机分布；所有的所述可挥发的岩溶空腔填充物的体积均值和体积方差满足统计规律。2.根据权利要求1所述的浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，其特征在于，根据所述岩溶发育区总体积和所述可挥发的岩溶空腔填充物挥发后形成的岩溶腔体的总体积确定该获取该岩溶模型的岩溶体积率，包括：所述岩溶体积率n＝V_c/V；其中，所述V_c为所述可挥发的岩溶空腔填充物挥发后形成的岩溶腔体的总体积，所述V为所述岩溶发育区的总体积。3.根据权利要求1所述的浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，其特征在于，所述岩溶发育区的配制步骤如下：取所需用量的模型土和可挥发的岩溶空腔填充物混合搅拌均匀得到符合所述岩溶发育区总体积的混合物，随后将得到的所述混合物依据所述岩溶的发育形态布置在待布置位置上。4.根据权利要求1所述的浅表地层分布式岩溶模型的制备方法，其特征在于，所述可挥发的岩溶空腔填充物为干冰。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发达，李辉，吴海宝，谢可为，陈俊，张策，陈兵，何绪虎，王士民，
申请(专利权)人：贵阳轨道交通三号线一期工程建设管理有限公司西南交通大学，
类型：发明
国别省市：