【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及降雨条件下岩溶塌陷，具体涉及模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法。
技术介绍
1、近年来随着经济的发展，工程建设活动的加强并向远城区扩展，在公路、铁路等交通枢纽选线、城市工程建设过程中，岩溶塌陷地质灾害时有发生，制约了经济社会的发展。其中砂土漏失型塌陷发生概率较大，砂土漏失型塌陷是指溶洞、溶隙或断裂裂隙上覆着一定厚度的松散土层，该土层由大量的粉土、细砂等细颗粒无黏性土组成。在降雨等水动力因素影响下，渗流将疏松土体中细颗粒带走，造成渗水通道扩张，进一步提高渗流流速，提供更大的渗透力，土体中的细颗粒逐步流失，剩余的颗粒骨架体系不能承受上覆土体的自重及超载，导致覆盖土体整体下沉，形成地面塌陷。
2、覆盖型岩溶区发生降雨致塌具有明显的规律性，塌陷分布区地下水位处于极低水平，一般位于基岩顶板附近或者基岩顶板以下，且强烈发育的岩溶开口洞穴和厚度较小的松散盖层为岩溶易塌提供物质基础，二者亦是降雨致塌分布区地层的典型特征，其中松散盖层为典型的第四系粉质砂土、砂质粘土。对于此类覆盖型岩溶发育区，进入丰水期后，雨水快速入渗造成盖层土体饱水，同时雨水补给地下水的渗流速度快，作用在土体的渗透力相对较大，易使覆盖地层产生变形破坏。因此研究降雨条件下岩溶塌陷规律可有效防止其产生的破坏。但是现有技术中还没有关于模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷方面的研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法，其可以采用物理实验模型，建立降雨条件下砂土漏失型
2、在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置。根据本专利技术的实施例，包括塌陷模拟机构和降雨机构，所述塌陷模拟机构包括实验箱和储土箱，所述实验箱前端与盖板活动连接，所述储土箱活动安装在实验箱内，所述储土箱上设有岩溶孔，所述储土箱底部滑动连接有滑动板，所述实验箱底部且位于储土箱下方设有岩溶塌陷区域，所述降雨机构包括水箱、进水管及高压喷头，所述水箱通过供水泵与进水管连接，所述进水管与高压喷头连接，所述高压喷头设置在实验箱上方。
3、另外，根据本专利技术上述实施例的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，还可以具有如下附加的技术特征：
4、在本专利技术的一些实施例中，所述实验箱前端固定有竖向滑轨，所述盖板安装在竖向滑轨上。
5、在本专利技术的一些实施例中，所述实验箱内壁上固定有横向滑轨，所述储土箱安装在横向滑轨上。
6、在本专利技术的一些实施例中，所述储土箱底部且位于岩溶孔两侧分别固定有底部滑轨，所述滑动板安装在底部滑轨上，所述滑动板上固定有活动拉杆。
7、在本专利技术的一些实施例中，所述岩溶塌陷区域内壁设有灯带。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述储土箱顶部对称固定有升降机构，所述升降机构上端固定有活动横杆，所述活动横杆上固定有多个安装杆，所述高压喷头安装在安装杆上。
9、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
10、(1)基于相似理论确定物理模型几何尺寸及实验材料参数；
11、(2)依据实际降雨大小、降雨时长，进行相应的工况确定；
12、(3)利用已设置的工况，采用权利要求1-6任一项所述的模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置进行试验；
13、(4)利用滑动板将岩溶孔堵住，将砂土填筑到储土箱中，在填土过程中，将监测装置安装至砂土内，填筑完成后将其推送至实验箱中，然后将砂土体在实验箱内静置至自然固结状态；
14、(5)将高压喷头调整至合适高度和位置，开启降雨机构，使溶洞孔暴露出来；
15、(6)观察岩溶塌陷的形成及塌陷坑发展过程，根据监测装置监测的结果，总结孔隙水压力及土体应力响应规律。
16、另外，根据本专利技术上述实施例的模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
17、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，相似理论包括以下相似原则，运动相似、材料相似、几何相似，时间相似；
18、其中，力相似比例和时间相似比例计算方式如下：
19、
20、
21、上式中，cp为力相似比例，cρ为密度相似比例，ce为弹性模量相似比例，ct为时间相似比例，cl为几何相似比例；
22、几何尺寸计算方式如下：
23、
24、上式中，dh、lh、bh表示自然界岩溶区盖层的厚度、长度和宽度，dm、lm、bm表示室内物理模型与之相对应的厚度、长度及宽度，αl为几何尺寸。
25、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(4)中，监测装置包括渗压计和土压力盒。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、(1)本专利技术可以通过储土箱滑动，轻松、快速的更换需要模拟的土层；
28、(2)本专利技术中的溶洞孔可以更加方便打开；
29、(3)本专利技术的降水装置可以自由升降，进行降雨模拟时可以更加均匀降水；
30、(4)本专利技术在岩溶塌陷区安装灯带可以更好的观察出岩溶塌陷的形态。
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1.一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：包括塌陷模拟机构和降雨机构，所述塌陷模拟机构包括实验箱和储土箱，所述实验箱前端与盖板活动连接，所述储土箱活动安装在实验箱内，所述储土箱上设有岩溶孔，所述储土箱底部滑动连接有滑动板，所述实验箱底部且位于储土箱下方设有岩溶塌陷区域，所述降雨机构包括水箱、进水管及高压喷头，所述水箱通过供水泵与进水管连接，所述进水管与高压喷头连接，所述高压喷头设置在实验箱上方。
2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述实验箱前端固定有竖向滑轨，所述盖板安装在竖向滑轨上。
3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述实验箱内壁上固定有横向滑轨，所述储土箱安装在横向滑轨上。
4.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述储土箱底部且位于岩溶孔两侧分别固定有底部滑轨，所述滑动板安装在底部滑轨上，所述滑动板上固定有活动拉杆。
5.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂
6.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述储土箱顶部对称固定有升降机构，所述升降机构上端固定有活动横杆，所述活动横杆上固定有多个安装杆，所述高压喷头安装在安装杆上。
7.模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，相似理论包括以下相似原则，运动相似、材料相似、几何相似，时间相似；
9.根据权利要求7所述的模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，监测装置包括渗压计和土压力盒。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：包括塌陷模拟机构和降雨机构，所述塌陷模拟机构包括实验箱和储土箱，所述实验箱前端与盖板活动连接，所述储土箱活动安装在实验箱内，所述储土箱上设有岩溶孔，所述储土箱底部滑动连接有滑动板，所述实验箱底部且位于储土箱下方设有岩溶塌陷区域，所述降雨机构包括水箱、进水管及高压喷头，所述水箱通过供水泵与进水管连接，所述进水管与高压喷头连接，所述高压喷头设置在实验箱上方。
2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述实验箱前端固定有竖向滑轨，所述盖板安装在竖向滑轨上。
3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述实验箱内壁上固定有横向滑轨，所述储土箱安装在横向滑轨上。
4.根据权利要求1所述的一种模拟降雨条件下砂土漏失型岩溶塌陷的实验装置，其特征在于：所述储土箱底...
【专利技术属性】
技术研发人员：李娴，储黎明，舒文宇，陶建华，汪亦显，郭盼盼，安然，权传杰，徐扬，江晨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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