專利名稱：相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國地下水資源豐富，在開采利用地下水資源、修建地下隧道工程或開挖巷道時，施工中極易誘導(dǎo)大規(guī)模、突發(fā)性的突水災(zāi)害。我國學(xué)者開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，在做突水相似模型試驗的基本模型時， 一般使用均一材料，簡化的鋪設(shè)巖土層，且無法控制任意地質(zhì)條件下任意選定位置水力邊界條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗臺架、加壓泵和數(shù)據(jù)處理裝置，試驗臺架內(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)部空腔通過進水管與加壓泵連接，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)，由若干層透水樹脂材料組成，每層透水樹脂上均密布有細(xì)孔，保證水從透水膜袋內(nèi)滲出；透水樹脂材料層數(shù)與透水膜袋所在位置巖土體滲透性有關(guān)，通過調(diào)節(jié)透水樹脂材料層數(shù)和透水樹脂表面細(xì)孔孔徑大小以及透水樹脂表面細(xì)孔之間的間距，可調(diào)節(jié)透水膜袋滲透性，進而相似模擬實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，將透水膜袋按表面呈波浪形式埋入。
本發(fā)明中的相似材料和透水樹脂材料均為現(xiàn)有產(chǎn)品，在此不再贅述。
本發(fā)明按工程背景與模擬需要，通過相似比換算后，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)部空腔通過進水管與加壓泵相連；由多層透水樹脂材料組成，每層透水樹脂上均密布有細(xì)孔，能保證水從膜袋內(nèi)滲出；透水樹脂材料層數(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，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，通過專用計算機軟件控制系統(tǒng)與加壓泵，經(jīng)由進水管向透水膜袋內(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，本發(fā)明解決了相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制問題，具有以下優(yōu)點
1、 能成功控制相似模型試驗中任意地質(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，對所在位置周邊相似材料力學(xué)性質(zhì)影響較?。?br> 4、 數(shù)據(jù)處理裝置可根據(jù)工程背景與模擬需要，通過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l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意其中l(wèi).相似材料頂面；2.試驗臺架；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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1中，試驗臺架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)部空腔通過進水管與加壓泵6連接，加壓泵6與數(shù)據(jù)處理裝置7連接。
本發(fā)明按工程背景與模擬需要，通過相似比換算后，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)，由若干層透水樹脂材料組成，每層透水樹脂上均密布有細(xì)孔，保證水從透水膜袋內(nèi)滲出；透水樹脂材料層數(shù)與透水膜袋所在位置巖土體滲透性有關(guān)，通過調(diào)節(jié)透水樹脂材料層數(shù)和透水樹脂表面細(xì)孔孔徑大小以及透水樹脂表面細(xì)孔之間的間距，可調(diào)節(jié)透水膜袋滲透性，進而相似模擬實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，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，通過數(shù)據(jù)處理裝置7與加壓泵6,經(jīng)由進水管向透水膜袋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
1.一種相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗臺架、加壓泵和數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于試驗臺架內(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)部空腔通過進水管與加壓泵連接，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)，由若干層透水樹脂材料組成，每層透水樹脂上均密布有 細(xì)孔，保證水從透水膜袋內(nèi)滲出；透水樹脂材料層數(shù)與透水膜袋所在位置巖土體滲透性有關(guān)， 通過調(diào)節(jié)透水樹脂材料層數(shù)和透水樹脂表面細(xì)孔孔徑大小以及透水樹脂表面細(xì)孔之間的間 距，可調(diào)節(jié)透水膜袋滲透性，進而相似模擬實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，將透水膜袋按表面呈波浪形式埋入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種相似模型試驗中含水層內(nèi)部水力邊界條件控制系統(tǒng)，包括試驗臺架、加壓泵和數(shù)據(jù)處理裝置，試驗臺架內(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)部空腔通過進水管與加壓泵連接，加壓泵與數(shù)據(jù)處理裝置連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.能成功控制相似模型試驗中任意地質(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，對所在位置周邊相似材料力學(xué)性質(zhì)影響較?。?.數(shù)據(jù)處理裝置可根據(jù)工程背景與模擬需要，通過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G01N33/00GK101644701SQ20091001756
公開日2010年2月10日 申請日期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, 李國瑩, 李術(shù)才, 李樹忱, 許振浩 申請人:山東大學(xué)