The utility model belongs to the technical field of opencast coal mining, in particular to dynamic water sand experimental device for simulating seepage vibration under the action of. The utility model through the simulation in the laboratory of high water head difference and vibration under the action of underground water level and water such as rainwater infiltration under dynamic water sand process, obtain anisotropic permeability parameters and infiltration line distribution, observation of pore structure and percolation path dynamic evolution and water sand transport process, and reveal sand pore water sand two-phase flow dynamics and its saturation line distribution characteristics.
【技术实现步骤摘要】
一种模拟渗流-振动作用下的动水携砂实验装置
本技术属于煤矿露天开采
,具体涉及一种模拟渗流-振动作用下的动水携砂实验装置。
技术介绍
我国内蒙古地区及西北地区的露天矿开采过程中,面临大量薄基岩上覆含水厚砂层地质条件的复合边坡,由于受高水头差影响,砂层内的细小砂粒在水力梯度形成的渗流力及露天边坡周边车辆荷载、矿震、爆破等振动作用下,在砂粒孔隙所形成的渗流通道内运移,形成水-砂两相流被渐进携出坡外,堆积于地表,该过程导致露天边坡内部的孔隙率逐渐增大,形成大面积的孔洞,内部发生潜蚀,砂土抗剪强度指标显著下降,甚至造成边坡的破坏失稳,危机周边安全及生产。这一类由于动水携砂过程所造成的灾害是露天矿山开采中所面临的普遍难题,其致灾机理又区别于流土(砂)、管涌和地下矿山开采中的突水溃砂灾害。该过程与孔隙水压力作用下砂层的砂层内部结构的动态演化过程及砂层内孔隙连通与闭合所形成的渗流路径密切相关;与砂层的浸润特性密切相关;与水-砂两相流的运移轨迹密切相关;与砂层的各向异性动水携砂特性密切相关。因此,砂层的浸润特性及动水携砂特性、砂层内部结构随孔隙水压的动态演化规律、水-砂两相流的运移轨迹规律是揭示动水携砂现象致灾机理的关键问题和难点,对于与其相关的各类地质灾害的防治和工程问题的解决都具有重要的意义。目前关于动水携砂的实验装置相对较少,主要集中在管涌、矿山突水溃砂等方面,关于砂层内部结构及渗流路径观测,砂层的浸润特性及动水携砂特性相关参数的获取相对较困难,还需进一步完善,尤其针对露天矿复合边坡高水头差及振动作用影响下的动水携砂过程研究尚未展开,发生动水携砂过程后的砂层内 ...
【技术保护点】
一种模拟渗流‑振动作用下的动水携砂实验装置,其特征在于包括注水系统、振动控制系统、实验砂箱、集水系统和观测及数据采集系统;其中所述的注水系统包括贮水箱、稳压阀、流量表和流速表,贮水箱底部设有两条并联的软管,其中一条软管上安装有稳压阀、流量表、流速表和若干个喷头作为降雨模拟装置,另一条软管上安装有稳压阀、流量表和流速表,并与实验砂箱通过管件连接;所述振动控制系统由振动台和实验砂箱支架组成;所述的实验砂箱箱体采用透明材质,箱体外表面刻有毫米刻度,箱体的单侧正面及侧面上等水平和垂直间距设置有不同直径的携砂孔,各携砂孔内壁均设有孔隙水压传感器,实验砂箱箱体通过管件与注水系统和集水系统相连;所述的集水系统包括水‑砂两相流处理装置、自吸式水泵,流量表和流速表,其中所述水‑沙两相流处理装置由水‑砂收集箱、透水板和水收集箱组成,水‑砂收集箱底部放置透水板,透水板下方是水收集箱;水‑砂收集箱通过软管与实验砂箱携砂孔连接,水收集箱通过不锈钢水管与自吸式水泵连接,不锈钢水管上设置有流量表和流速表,自吸式水泵另一端通过软管连接贮水箱;所述的观测系统由实时高倍高速成像装置和支架组成,所述数据采集系统通过信号采集 ...
【技术特征摘要】
1.一种模拟渗流-振动作用下的动水携砂实验装置,其特征在于包括注水系统、振动控制系统、实验砂箱、集水系统和观测及数据采集系统;其中所述的注水系统包括贮水箱、稳压阀、流量表和流速表,贮水箱底部设有两条并联的软管,其中一条软管上安装有稳压阀、流量表、流速表和若干个喷头作为降雨模拟装置,另一条软管上安装有稳压阀、流量表和流速表,并与实验砂箱通过管件连接;所述振动控制系统由振动台和实验砂箱支架组成;所述的实验砂箱箱体采用透明材质,箱体外表面刻有毫米刻度,箱体的单侧正面及侧面上等水平和垂直间距设置有不同直径的携砂孔,各携砂孔内壁均设有孔隙水压传感器,实验砂箱箱体通过管件与注水系统和集水系统相连;所述的集水系统包括水-砂两相流处理装置、自吸式水泵,流量表和流速表,其中所述水-沙两相流处理装置由水-砂收集箱、透水板...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜东宁,王来贵,张向东,任彦锦,赵国超,张淑坤,
申请(专利权)人:辽宁工程技术大学,
类型:新型
国别省市:辽宁,21
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