專(zhuān)利名稱(chēng)：相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界
條件控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)地下水資源豐富，在開(kāi)采利用地下水資源、修建地下隧道工程或開(kāi)挖巷道時(shí)， 施工中極易誘導(dǎo)大規(guī)模、突發(fā)性的突水災(zāi)害。我國(guó)學(xué)者開(kāi)展了大量的地下水滲流和突水研 究工作，但也存在明顯的弱點(diǎn)，在做突水相似模型試驗(yàn)的基本模型時(shí)，一般使用均一材料， 簡(jiǎn)化的鋪設(shè)巖土層，且無(wú)法控制任意地質(zhì)條件下任意選定位置水力邊界條件。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、 可控制任意地質(zhì)條件下任意選定位置水力邊界條件的相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊 界條件控制系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案 —種相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架、加壓泵 和數(shù)據(jù)處理裝置，試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)鋪設(shè)有相似材料，相似材料內(nèi)設(shè)有隧道和透水膜袋，透水膜袋 內(nèi)部空腔通過(guò)進(jìn)水管與加壓泵連接，加壓泵與數(shù)據(jù)處理裝置連接。 所述透水膜袋為中空袋式結(jié)構(gòu)，由若干層透水樹(shù)脂材料組成，每層透水樹(shù)脂上均 密布有細(xì)孔，透水膜袋的表面呈波浪形式埋入相似材料中。 本實(shí)用新型中的相似材料和透水樹(shù)脂材料均為現(xiàn)有產(chǎn)品，在此不再贅述。 本實(shí)用新型按工程背景與模擬需要，通過(guò)相似比換算后，制備具有特定滲透性質(zhì)
的透水膜袋；透水膜袋為中空袋式結(jié)構(gòu)，膜袋內(nèi)部空腔通過(guò)進(jìn)水管與加壓泵相連；由多層
透水樹(shù)脂材料組成，每層透水樹(shù)脂上均密布有細(xì)孔，能保證水從膜袋內(nèi)滲出；透水樹(shù)脂材料
層數(shù)與膜袋所在位置巖土體滲透性有關(guān)，可通過(guò)調(diào)節(jié)材料層數(shù)和表面細(xì)孔孔徑與間距相似
模擬實(shí)際工程中巖土體滲透性；當(dāng)相似材料鋪設(shè)到需控制水力邊界條件的位置時(shí)，將透水
膜袋按表面呈波浪形式埋入(可增大透水膜袋與相似材料接觸面積)，然后繼續(xù)鋪設(shè)上覆
巖土層；相似材料鋪設(shè)完畢后，通過(guò)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)軟件控制系統(tǒng)與加壓泵，經(jīng)由進(jìn)水管向透水
膜袋內(nèi)注水，控制透水膜袋所在位置水力邊界條件，使其處于定流量、變流量或定壓力水力
邊界條件， 本實(shí)用新型解決了相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制問(wèn)題，具有以下 優(yōu)點(diǎn) 1、能成功控制相似模型試驗(yàn)中任意地質(zhì)條件下任意選定位置水力邊界條件； 2、能保證相似材料成功鋪設(shè)，透水膜袋可按任意形狀鋪設(shè)于任意位置，從而模擬 特殊條件下的地下水滲流或突水； 3、膜袋體積小、柔性大，埋入相似材料后，可隨相似材料同步變形，對(duì)所在位置周邊相似材料力學(xué)性質(zhì)影響較??； 4、數(shù)據(jù)處理裝置可根據(jù)工程背景與模擬需要，通過(guò)加壓泵控制相似材料內(nèi)膜袋所 在位置水力邊界條件(定流量、變流量或定壓力)。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1.相似材料頂面；2.試驗(yàn)臺(tái)架；3.隧(巷)道；4.相似材料；5.透水膜袋； 6.加壓泵；7.數(shù)據(jù)處理裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1中，試驗(yàn)臺(tái)架2內(nèi)鋪設(shè)有相似材料4，相似材料頂面1下部的相似材料4內(nèi)設(shè) 有隧道3和透水膜袋5，透水膜袋5內(nèi)部空腔通過(guò)進(jìn)水管與加壓泵6連接，加壓泵6與數(shù)據(jù) 處理裝置7連接。 本實(shí)用新型按工程背景與模擬需要，通過(guò)相似比換算后，制備具有特定滲透性質(zhì) 的透水膜袋5 ;透水膜袋5為中空袋式結(jié)構(gòu)，由若干層透水樹(shù)脂材料組成，每層透水樹(shù)脂上 均密布有細(xì)孔，保證水從透水膜袋內(nèi)滲出；透水樹(shù)脂材料層數(shù)與透水膜袋所在位置巖土體 滲透性有關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)透水樹(shù)脂材料層數(shù)和透水樹(shù)脂表面細(xì)孔孔徑大小以及透水樹(shù)脂表面 細(xì)孔之間的間距，可調(diào)節(jié)透水膜袋滲透性，進(jìn)而相似模擬實(shí)際工程中巖土體滲透性；當(dāng)相似 材料4鋪設(shè)到需控制水力邊界條件的位置時(shí)，將透水膜袋5按表面呈波浪形式埋入(可增 大透水膜袋5與相似材料4接觸面積)。 然后繼續(xù)鋪設(shè)上覆巖土層；相似材料4鋪設(shè)完畢后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理裝置7與加壓泵 6，經(jīng)由進(jìn)水管向透水膜袋5內(nèi)注水，控制透水膜袋5所在位置水力邊界條件，使其處于定流 量、變流量或定壓力水力邊界條件。
權(quán)利要求一種相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架、加壓泵和數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)鋪設(shè)有相似材料，相似材料內(nèi)設(shè)有隧道和透水膜袋，透水膜袋內(nèi)部空腔通過(guò)進(jìn)水管與加壓泵連接，加壓泵與數(shù)據(jù)處理裝置連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，其特征 在于所述透水膜袋為中空袋式結(jié)構(gòu)，由若干層透水樹(shù)脂材料組成，每層透水樹(shù)脂上均密布 有細(xì)孔，透水膜袋的表面呈波浪形式埋入相似材料中。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種相似模型試驗(yàn)中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架、加壓泵和數(shù)據(jù)處理裝置，試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)鋪設(shè)有相似材料，相似材料內(nèi)設(shè)有隧道和透水膜袋，透水膜袋內(nèi)部空腔通過(guò)進(jìn)水管與加壓泵連接，加壓泵與數(shù)據(jù)處理裝置連接。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、能成功控制相似模型試驗(yàn)中任意地質(zhì)條件下任意選定位置水力邊界條件；2、能保證相似材料成功鋪設(shè)，透水膜袋可按任意形狀鋪設(shè)于任意位置，模擬特殊條件下地下水滲流或突水；3、膜袋體積小、柔性大，埋入相似材料后，可隨相似材料同步變形，對(duì)所在位置周邊相似材料力學(xué)性質(zhì)影響較??；4、數(shù)據(jù)處理裝置可根據(jù)工程背景與模擬需要，通過(guò)加壓泵控制相似材料內(nèi)膜袋所在位置水力邊界條件。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201464276SQ200920030889
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者馮現(xiàn)大, 李利平, 李國(guó)瑩, 李術(shù)才, 李樹(shù)忱, 許振浩 申請(qǐng)人:山東大學(xué)