本發(fā)明涉及地下水流場(chǎng)分布，具體為一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國西南巖溶區(qū)大量地下工程建設(shè)的開展，大多數(shù)諸如基坑開挖、地鐵隧洞、礦山開挖等活動(dòng)對(duì)地下水的流場(chǎng)分布造成巨大的影響，為保證安全施工和工作面的干燥，常采用降水井抽水進(jìn)行工作區(qū)域地下水位的控制，長期的抽水使地下巖溶含水層極易形成降落漏斗；

2、但當(dāng)降落漏斗范圍內(nèi)存在豎向隔水板或不連續(xù)止水帷幕亦或是不良止水帷幕時(shí)，相對(duì)隔水層的存在導(dǎo)致地下水流場(chǎng)發(fā)生明顯的改變，導(dǎo)致降落漏斗的形態(tài)發(fā)生變化，在相對(duì)隔水板間斷處或不連續(xù)帷幕間隙形成新的小型降落漏斗，造成降落漏斗的“衍射效應(yīng)”，致使降落漏斗曲線方程中的水平距離發(fā)生改變，為了揭示隔水板間斷的開口大小或不連續(xù)帷幕間隙大小與水平距離的量化關(guān)系，需要一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置和方法進(jìn)行試驗(yàn)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的相關(guān)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置及方法，包括供水模塊、排水模塊、主體試驗(yàn)?zāi)K及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，所述供水模塊包括亞克力水箱，所述亞克力水箱外側(cè)的側(cè)壁共開設(shè)有四組溢流口，且每組溢流口的外側(cè)設(shè)有相互配合的溢流擋板，所述亞克力水箱的內(nèi)側(cè)和主體試驗(yàn)?zāi)K之間開設(shè)有供水槽，且供水槽圍繞主體試驗(yàn)?zāi)K布置，所述亞克力水箱內(nèi)側(cè)的四角處設(shè)有水位控制柱，所述亞克力水箱一端的底部設(shè)有排水口；

3、所述排水模塊分別包括排水口、抽水井以及可變流量的水泵，所述抽水井的外壁均勻開設(shè)有滲透孔，且滲透孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有透水石或者外壁包裹細(xì)紗布；

4、所述主體試驗(yàn)?zāi)K包括滲透板、滲透孔、透水石、充填物質(zhì)、觀測(cè)孔、隔水板和隔水板開口，所述隔水板頂部的中間位置處開設(shè)有隔水板開口，所述滲透板的頂部均勻開設(shè)有豎向卡槽，且豎向卡槽與隔水板固定配合，所述滲透板的外側(cè)均勻開設(shè)有滲透孔，且滲透孔的孔中設(shè)有透水石，而底板的頂部設(shè)有卡槽并與隔水板固定配合，且底板的頂部均勻排設(shè)有固定螺孔，所述充填物質(zhì)、抽水井和觀測(cè)孔設(shè)置在亞克力水箱內(nèi)側(cè)的中間位置處。

5、所述數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊包括水位計(jì)、電導(dǎo)率傳感器、流量計(jì)等，用以監(jiān)測(cè)不同觀測(cè)孔處的地下水位、地下水的電導(dǎo)率以及抽水井的排水量。

6、優(yōu)選的，四組所述溢流口和溢流擋板設(shè)置在亞克力水箱外側(cè)的四個(gè)方位處，且控制溢流擋板可進(jìn)一步調(diào)控亞克力水箱中的整體水位。

7、優(yōu)選的，四組所述水位控制柱設(shè)置在亞克力水箱內(nèi)側(cè)的四角處，并控制供水槽中的水位。

8、優(yōu)選的，所述亞克力水箱在試驗(yàn)過程中用某一流量的水泵在井中抽水，促使主體試驗(yàn)?zāi)K中形成穩(wěn)定的降落漏斗，且抽水泵多檔可調(diào)控。

9、優(yōu)選的，所述抽水井和觀測(cè)孔孔徑相同，所述底板卡槽根據(jù)試驗(yàn)需求縱或橫向設(shè)置。

10、優(yōu)選的，所述隔水板根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)置不同開口尺寸的隔水口或隔水孔。

11、優(yōu)選的，所述充填物質(zhì)根據(jù)試驗(yàn)需要可為碎石、粗砂、細(xì)砂、土或兩種以上物質(zhì)組合的混合物。

12、優(yōu)選的，所述觀測(cè)孔內(nèi)側(cè)安裝監(jiān)測(cè)儀器，所述觀測(cè)孔外側(cè)的滲透孔填充透水石或外裹細(xì)紗布。

13、優(yōu)選的，所述固定螺栓包括螺栓固定端以及螺紋，且螺紋設(shè)置在螺栓固定端的外側(cè)。

14、一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)步驟如下：

15、步驟一；關(guān)閉排水口閥門，根據(jù)試驗(yàn)要求，在設(shè)計(jì)位置安裝隔水板，并預(yù)留試驗(yàn)需要的隔水板開口，采用防水膠涂抹隔水板與底板的連接處，防止?jié)B水，且其他的橫或縱向卡槽用亞克力板條填充，接縫處采用保鮮膜覆蓋，防止底板發(fā)生滲流；

16、步驟二；根據(jù)試驗(yàn)要求，在底板預(yù)定的位置安裝抽水井及觀測(cè)孔，并將抽水井及觀測(cè)孔上的滲水孔進(jìn)行透水石填充或外裹細(xì)紗布，將充填物質(zhì)均勻的攤鋪到預(yù)定位置，達(dá)到預(yù)定的密度或密實(shí)度，在觀測(cè)孔中安裝監(jiān)測(cè)儀器；

17、步驟三；根據(jù)試驗(yàn)中邊界水位要求，安裝供水槽水位控制柱，如果四周需要相同水位則不需要安裝水位控制柱，安裝溢流擋板，并將溢流擋板置于預(yù)定的高度；

18、步驟四；對(duì)供水槽進(jìn)行供水，待主體試驗(yàn)區(qū)域中地下水滲流穩(wěn)定后，將抽水泵置入抽水井中，以某一流量進(jìn)行抽水，待主體試驗(yàn)區(qū)形成穩(wěn)定的降落漏斗后開始記錄數(shù)據(jù)；

19、步驟五；改變抽水泵抽水流量，開展不同試驗(yàn)工況下的抽水試驗(yàn)，待主體試驗(yàn)區(qū)形成穩(wěn)定的降落漏斗后開始記錄數(shù)據(jù)，直到所有試驗(yàn)工況完成后，打開排水口閥門，進(jìn)行試驗(yàn)裝置排水，最終結(jié)束試驗(yàn)；

20、步驟六；基于裘布依穩(wěn)定井流公式推導(dǎo)理論降落漏斗曲線方程，將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整水平距離取值，建立隔水板開口與水平距離取值量化關(guān)系。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，具備以下有益效果：

22、本發(fā)明通過測(cè)定裝置能夠?qū)崿F(xiàn)巖溶區(qū)抽水形成降落漏斗范圍內(nèi)存在豎向隔水層或止水帷幕時(shí)，定量分析降落漏斗影響范圍的衍射特征，能夠建立隔水板開口與降落漏斗水平距離取值之間的量化表征公式。

23、本發(fā)明能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)中遇到的各種不同類型的豎向隔水層，能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況概化為室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，獲得的量化結(jié)果能夠?yàn)閹r溶區(qū)地下水流場(chǎng)分析、污染物滲流、巖溶塌陷治理及不良止水帷幕或非連續(xù)帷幕的地下水繞流問題提供理論依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括供水模塊、排水模塊、主體試驗(yàn)?zāi)K及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，所述供水模塊包括亞克力水箱(1)，所述亞克力水箱(1)外側(cè)的側(cè)壁共開設(shè)有四組溢流口(2)，且每組溢流口(2)的外側(cè)設(shè)有相互配合的溢流擋板(8)，所述亞克力水箱(1)的內(nèi)側(cè)和主體試驗(yàn)?zāi)K之間開設(shè)有供水槽(3)，且供水槽(3)圍繞主體試驗(yàn)?zāi)K布置，所述亞克力水箱(1)內(nèi)側(cè)的四角處設(shè)有水位控制柱(4)，所述亞克力水箱(1)一端的底部設(shè)有排水口(10)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：四組所述溢流口(2)和溢流擋板(8)設(shè)置在亞克力水箱(1)外側(cè)的四個(gè)方位處，且控制溢流擋板(8)可進(jìn)一步調(diào)控亞克力水箱(1)中的整體水位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：四組所述水位控制柱(4)設(shè)置在亞克力水箱(1)內(nèi)側(cè)的四角處，并控制供水槽(3)中的水位。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述亞克力水箱(1)在試驗(yàn)過程中用某一流量的水泵在抽水井(13)中抽水，促使主體試驗(yàn)?zāi)K中形成穩(wěn)定的降落漏斗，且抽水泵多檔可調(diào)控。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述抽水井(13)和觀測(cè)孔(12)孔徑相同，所述卡槽(15)根據(jù)試驗(yàn)需求縱或橫向設(shè)置，所述隔水板(16)的位置根據(jù)試驗(yàn)工況要求進(jìn)行安裝。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述隔水板(16)根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)置不同開口尺寸的隔水口或隔水孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述充填物質(zhì)(11)根據(jù)試驗(yàn)需要可為碎石、粗砂、細(xì)砂、土或兩種以上物質(zhì)組合的混合物。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述觀測(cè)孔(12)內(nèi)側(cè)安裝監(jiān)測(cè)儀器，所述觀測(cè)孔(12)外側(cè)的滲透孔(6)填充透水石(7)或外裹細(xì)紗布。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述固定螺栓(18)包括螺栓固定端以及螺紋，且螺紋設(shè)置在螺栓固定端的外側(cè)。

10.一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)方法步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種定量分析降落漏斗影響范圍衍射特征的室內(nèi)試驗(yàn)裝置及方法，包括供水模塊、排水模塊、主體試驗(yàn)?zāi)K及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，所述供水模塊包括亞克力水箱，所述亞克力水箱外側(cè)的側(cè)壁共開設(shè)有四組溢流口，且每組溢流口的外側(cè)設(shè)有相互配合的溢流擋板，所述亞克力水箱的內(nèi)側(cè)和主體試驗(yàn)?zāi)K之間開設(shè)有供水槽，且供水槽圍繞主體試驗(yàn)?zāi)K布置，所述亞克力水箱內(nèi)側(cè)的四角處設(shè)有水位控制柱；本發(fā)明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)巖溶區(qū)抽水形成降落漏斗范圍內(nèi)存在豎向隔水層或止水帷幕時(shí)，定量分析降落漏斗影響范圍的衍射特征，能夠建立隔水板開口與降落漏斗水平距離取值之間量化表征公式。

技術(shù)研發(fā)人員：朱金海,黃海龍,李天雨,梁家琿,楊鵬帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10