【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盐穴储气库，尤其是涉及一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置、搭建方法及模拟方法。
技术介绍
1、盐穴储气库由于经受周期性注采循环，腔体内运行压力呈周期性波动，对腔体顶板的稳定性产生严重影响，极易导致顶板发生失稳垮塌，轻则引起地表沉降，重则引起储气库泄漏发生严重生产事故，因此需要对影响储气库群顶板稳定性的因素进行模拟研究，目前的评价方法主要是基于flac3d等数值模拟手段，缺乏实物实验研究和佐证，而数值模拟手段受人为设定条件影响较大，难以客观反映各个影响因素对储气库群顶板稳定性的影响。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置、搭建方法及模拟方法，用以对影响盐穴储气库群顶板稳定性的因素进行模拟研究，为实际盐穴储气库的设计开发提供理论指导。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，包括：
3、地层模拟机构，所述地层模拟机构包括试验箱、垫板、岩盐板及盖板，所述试验箱包括底板、一透明侧板及三个承压侧板，所述垫板置于所述底板上，所述岩盐板置于所述垫板上，所述岩盐板的一侧壁与所述透明侧板贴合，所述岩盐板内形成有若干个体积大小不等的岩溶腔，各个所述岩溶腔均紧贴所述透明侧板设置，所述盖板置于所述岩盐板上，所述盖板上开设有若干个与各个所述岩溶腔连通的竖孔；
4、三轴压力机构，所述三轴压力机构包括横向施压组件、纵向施压组件及竖向施压组件，所述横向施压组件用于对所述岩盐板沿横向施加压力，所述
5、注排气组件，所述注排气组件与各个所述竖孔均连通、并用于向各个所述岩溶腔内注入或抽出气体；
6、若干个岩溶腔建模机构，所述岩溶腔建模机构的数量与所述岩溶腔的个数相等并一一对应，各个所述岩溶腔建模机构均用于对对应的所述岩溶腔的形状进行建模，各个所述岩溶腔建模机构均包括检测杆、测量升降驱动件、测量电机及距离检测件，所述检测杆穿过所述竖孔后插设于对应的所述岩溶腔内，所述测量升降驱动件与所述检测杆连接、并用于驱动所述检测杆升降，所述测量电机固定于所述检测杆的下端，所述距离检测件固定于所述测量电机的输出轴上；
7、应变监测机构，所述应变监测机构包括高速相机及处理器，所述高速相机设置于所述透明侧板外侧并用于对各个所述岩溶腔进行拍摄，所述处理器与所述高速相机电连接、并用于根据各个所述岩溶腔的图像对各个所述岩溶腔的内壁的应变进行动态模拟。
8、在一些实施例中，所述横向施压组件包括横向压板、横向气缸、横向压力检测件及横向弹性件，所述横向压板贴合于所述岩盐板的一侧壁设置，所述横向气缸的一端与一个所述承压侧板固定连接，所述横向气缸的另一端与所述横向压力检测件的一端连接，所述横向压力检测件的另一端与所述横向弹性件的一端固定连接，所述横向弹性件的另一端与所述横向压板固定连接。
9、在一些实施例中，所述纵向施压组件包括纵向压板、纵向气缸、纵向压力检测件及纵向弹性件，所述纵向压板贴合于所述岩盐板的另一侧壁设置，所述纵向气缸的一端与另一个所述承压侧板固定连接，所述纵向气缸的另一端与所述纵向压力检测件的一端连接，所述纵向压力检测件的另一端与所述纵向弹性件的一端固定连接，所述纵向弹性件的另一端与所述纵向压板固定连接。
10、在一些实施例中，所述竖向施压组件包括竖向压板、竖向气缸、竖向压力检测件及竖向弹性件，所述竖向压板贴合于所述盖板的顶面设置，所述竖向气缸的一端与天花板固定连接，所述竖向气缸的另一端与所述竖向压力检测件的一端连接，所述竖向压力检测件的另一端与所述竖向弹性件的一端固定连接，所述竖向弹性件的另一端与所述竖向压板固定连接。
11、在一些实施例中，所述注排气组件包括若干个注采管、气罐、注气泵、注气阀、排气泵及排气阀，各个所述注采管一一对应插设于各个所述竖孔内，各个所述注采管的下端均与对应的岩溶腔连通，所述气罐内用于储存气体，所述注气泵的进口与所述气罐连通，所述注气泵的出口与所述注气阀的一端连通，所述注气阀的另一端与各个所述注采管的上端均连通，所述排气泵的进口与所述气罐连通，所述排气泵的出口与所述排气阀的一端连通，所述排气阀的另一端与各个所述注采管的上端均连通。
12、在一些实施例中，所述注排气组件还包括连接总管，所述连接总管的一端与各个所述注采管的上端均连通，所述连接总管的另一端与所述注气阀的另一端及所述排气阀的另一端均连通，所述连接总管上设置有压力检测件。
13、在一些实施例中，所述测量升降驱动件包括升降底座及测量升降气缸，所述升降底座固定于所述盖板上，所述测量升降气缸的缸体固定于所述升降底座，所述测量升降气缸的输出轴与对应的所述检测杆固定连接。
14、本专利技术还提供了一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置的搭建方法，适用于所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，包括如下步骤：
15、s110、将垫板置于底板上，再将岩盐板置于垫板上，然后将盖板置于岩盐板上，其中，岩盐板的一侧壁与透明侧板贴合；
16、s120、通过钻孔装置在盖板上钻孔形成竖孔，然后继续向下方的岩盐板进行钻孔，岩盐板钻孔到一定深度后，取出钻孔装置；
17、s130、提供一溶腔装置，所述溶腔装置包括清水箱、回收箱、升降管、溶腔升降驱动件、进水管、喷头、抽水泵、回水管及回水泵，所述升降管用于插入所述竖孔内，所述溶腔升降驱动件与所述升降管连接、并用于驱动所述升降管上下移动，所述进水管固定于所述升降管内，所述进水管的下端与喷头的进口连通，所述喷头具有多个喷水口，各个喷水口沿所述喷头的周向均匀布置于喷头的侧壁上，所述喷水口用于沿横向喷水，所述抽水泵的进口与所述清水箱连通，所述抽水泵的出口与所述进水管的上端连通，所述回水管固定于所述升降管内，所述回水管的上端与所述回水泵的进口连通，所述回水泵的出口与所述回收箱连通；
18、s140、通过所述溶腔升降驱动件带动所述升降管下降，使所述升降管的下端插入所述竖孔内，再开启抽水泵，将清水箱内的清水抽吸至进水管内，再从进水管的下端进入喷头，喷头将清水喷出到岩盐板的钻孔内，清水对岩盐板钻孔的内壁进行溶蚀，同时，开启回水泵，清水溶解岩盐后形成的盐水汇聚在岩盐板钻孔的底部，再被抽吸至回水管，再从回水管进入回水泵后，最后排至回收箱内，如此不断循环，不断对岩盐板的钻孔进行溶蚀，当侧向溶蚀面积达到设置值后，再通过溶腔升降驱动件带动所述升降管下降，从而继续对下方的岩盐板进行溶蚀，直至形成预设尺寸大小的岩溶腔；
19、s150、当岩溶腔造穴完成后，撤除溶腔装置，再安装注排气组件、三轴压力机构、岩溶腔建模机构及应变监测机构，从而完成对盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置的组装。
20、在一些实施例中，所述溶腔装置还包括吸头及吸头连接软管，所述吸头经由所述吸头连接软管与所述回水管的下端连通。
21、本专利技术还提供了一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述横向施压组件包括横向压板、横向气缸、横向压力检测件及横向弹性件，所述横向压板贴合于所述岩盐板的一侧壁设置，所述横向气缸的一端与一个所述承压侧板固定连接，所述横向气缸的另一端与所述横向压力检测件的一端连接，所述横向压力检测件的另一端与所述横向弹性件的一端固定连接，所述横向弹性件的另一端与所述横向压板固定连接。
3.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述纵向施压组件包括纵向压板、纵向气缸、纵向压力检测件及纵向弹性件，所述纵向压板贴合于所述岩盐板的另一侧壁设置，所述纵向气缸的一端与另一个所述承压侧板固定连接，所述纵向气缸的另一端与所述纵向压力检测件的一端连接，所述纵向压力检测件的另一端与所述纵向弹性件的一端固定连接，所述纵向弹性件的另一端与所述纵向压板固定连接。
4.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述竖向施压组件包括竖向压板、竖向气缸、竖向压力检测件及竖向弹
5.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述注排气组件包括若干个注采管、气罐、注气泵、注气阀、排气泵及排气阀，各个所述注采管一一对应插设于各个所述竖孔内，各个所述注采管的下端均与对应的岩溶腔连通，所述气罐内用于储存气体，所述注气泵的进口与所述气罐连通，所述注气泵的出口与所述注气阀的一端连通，所述注气阀的另一端与各个所述注采管的上端均连通，所述排气泵的进口与所述气罐连通，所述排气泵的出口与所述排气阀的一端连通，所述排气阀的另一端与各个所述注采管的上端均连通。
6.根据权利要求5所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述注排气组件还包括连接总管，所述连接总管的一端与各个所述注采管的上端均连通，所述连接总管的另一端与所述注气阀的另一端及所述排气阀的另一端均连通，所述连接总管上设置有压力检测件。
7.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述测量升降驱动件包括升降底座及测量升降气缸，所述升降底座固定于所述盖板上，所述测量升降气缸的缸体固定于所述升降底座，所述测量升降气缸的输出轴与对应的所述检测杆固定连接。
8.一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置的搭建方法，适用于如权利要求1-7中任意一项所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置的搭建方法，其特征在于，所述溶腔装置还包括吸头及吸头连接软管，所述吸头经由所述吸头连接软管与所述回水管的下端连通。
10.一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置的模拟方法，适用于如权利要求1-7中任意一项所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述横向施压组件包括横向压板、横向气缸、横向压力检测件及横向弹性件，所述横向压板贴合于所述岩盐板的一侧壁设置，所述横向气缸的一端与一个所述承压侧板固定连接，所述横向气缸的另一端与所述横向压力检测件的一端连接，所述横向压力检测件的另一端与所述横向弹性件的一端固定连接，所述横向弹性件的另一端与所述横向压板固定连接。
3.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述纵向施压组件包括纵向压板、纵向气缸、纵向压力检测件及纵向弹性件，所述纵向压板贴合于所述岩盐板的另一侧壁设置，所述纵向气缸的一端与另一个所述承压侧板固定连接，所述纵向气缸的另一端与所述纵向压力检测件的一端连接，所述纵向压力检测件的另一端与所述纵向弹性件的一端固定连接，所述纵向弹性件的另一端与所述纵向压板固定连接。
4.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述竖向施压组件包括竖向压板、竖向气缸、竖向压力检测件及竖向弹性件，所述竖向压板贴合于所述盖板的顶面设置，所述竖向气缸的一端与天花板固定连接，所述竖向气缸的另一端与所述竖向压力检测件的一端连接，所述竖向压力检测件的另一端与所述竖向弹性件的一端固定连接，所述竖向弹性件的另一端与所述竖向压板固定连接。
5.根据权利要求1所述的盐穴储气库群顶板稳定性模拟装置，其特征在于，所述注排气组件包括若干个注采管、气罐、注气泵、注气阀、排气泵及...
【专利技术属性】
技术研发人员：常鑫，王兴义，程文波，任必锐，付星辉，施锡林，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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