一种试验模型的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿业工程及水利工程的综合利用技术领域，尤其涉及一种试验模型。
【背景技术】
[0002]煤炭在我国能源结构中占据主体地位的格局相当长时期内难以改变，与此同时我国煤炭资源的开发与利用所引发的环境问题却日益突出。一方面，我国西部富煤地区多处于干旱和半干旱地带，水资源短缺，同时地表生态脆弱；另一方面，在煤炭开采过程中不可避免产生矿井水，如果处理不当不仅会造成地下水资源的破坏，同时还会造成河川径流量减少、水资源枯竭、土地沙漠化、环境污染、地表塌陷等一系列危害。因此，保护水资源和地表生态环境，是我国西部煤炭资源开发面临的重大课题。
[0003]利用煤矿采空区建造地下水库，实现保水开采是综合利用地下水资源、保护含水层、煤矿安全生产和矿山废弃后地下水源再利用的重大举措。“绿色煤炭”也是国家重大战略问题，将列入国家科技重大专项的重要研究内容。在地下水库设计和建造中，库址与坝址、库容与特征水位、地下水调控与水质过滤净化，都取决于顶底板岩体渗透性能、导水裂隙带和塌落体的渗透系数和储水系数、以及这些参数的动态变化或变异特征与规律；而这些问题又是取决于煤层采动过程中顶底板岩体破损与裂隙发育过程和演化规律、破损岩体塌落方式、范围、堆积型式、块度分布、孔隙大小与分布等物理特征。在现场条件下，难以直接观察、观看、准确测试这些物理特征和相关物理力学参数，采用大型水岩耦合物理模型试验可以实现这一目的。
[0004]在水岩耦合物理模型试验条件下，确保相似岩层层间的防渗密封效果，从而保证相对准确的模拟含水相似岩层的渗透特性，是水岩耦合模型试验的关键技术难题之一，现有技术中还没有解决上述技术难题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种能够解决水岩耦合模型试验中含水相似岩层和隔水相似岩层之间的密封防渗问题的试验模型。
[0006]本实用新型技术方案提供一种试验模型，包括试验箱，在所述试验箱的底部浇筑有含水相似岩层；其中，在所述含水相似岩层上形成有至少一条人工缝隙，所述人工缝隙贯穿所述含水相似岩层的上下表面；在所述含水相似岩层上还设置有至少一圈沟槽，所述沟槽的槽口位于所述含水相似岩层的上表面上，且所述人工缝隙被包围在所述沟槽之内；在所述含水相似岩层上对应于所述沟槽设置有至少一圈防水圈，所述防水圈包括防水圈底部和防水圈顶部，所述防水圈顶部包括朝向所述人工缝隙的方向倾斜设置的迎水斜坡面和朝向远离所述人工缝隙的方向倾斜设置的背水斜坡面；所述防水圈底部位于所述沟槽内，所述防水圈顶部凸起设置在所述含水相似岩层的上表面上；在所述含水相似岩层的上表面上浇筑有隔水相似岩层，所述防水圈顶部位于所述隔水相似岩层内。
[0007]进一步地，在所述含水相似岩层上还设置可拆卸的模板，所述沟槽由从所述含水相似岩层上拆下的所述模板形成。
[0008]进一步地，在所述试验箱内浇筑有多层所述含水相似岩层，每层所述含水相似岩层上均设置有所述人工缝隙和所述防水圈；所述隔水相似岩层浇筑在多层所述含水相似岩层中最顶层的所述含水相似岩层上；任意相邻的两层所述含水相似岩层中位于下层的所述含水相似岩层上的所述防水圈的防水圈顶部位于上层的所述含水相似岩层内；多层所述含水相似岩层中最顶层的所述含水相似岩层上的所述防水圈的防水圈顶部位于所述隔水相似岩层内。
[0009]进一步地，任意相邻的两层所述含水相似岩层中的所述人工缝隙对齐设置或交错设置。
[0010]进一步地，所述人工缝隙包括多条分支缝隙。
[0011]进一步地，多条所述分支缝隙间隔地平行设置；或者，多条所述分支缝隙连接形成网格状。
[0012]进一步地，在所述含水相似岩层中布置有可被拆除的多块缝隙形成模板，所述人工缝隙由从所述含水相似岩层中拆除的所述缝隙形成模板所形成。
[0013]进一步地，所述缝隙形成模板包括模板框架和设置在所述模板框架内的多条分支缝隙形成板。
[0014]进一步地，多条所述分支缝隙形成板相互平行，并间隔地布置在所述模板框架内；或者，多条所述分支缝隙形成板连接形成网格状。
[0015]采用上述技术方案，具有如下有益效果:
[0016]本实用新型提供的试验模型，通过在含水相似岩层和隔水相似岩层的层间设置一圈封闭的防水圈，隔断岩层间渗流通道，使水在岩层间内流动，而不会流向试验箱的箱壁处，达到密封防渗的目的，实现水岩耦合模型试验含水相似岩层的渗透特性测试。
[0017]本实用新型提供的试验模型，将防渗工程与水岩耦合模型相似材料浇筑依次进行，施工简便易行，提高了相似岩层层间防渗密封性能，避免了层间渗漏对流对耦合模型试验的影响，确保了含水相似岩层渗流特性的准确性，对煤矿分布式地下水库相关问题的研究具有重要意义。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型提供的试验模型的结构示意图；
[0019]图2为在含水相似岩层上支设一圈模板的俯视图；
[0020]图3为浇筑形成含水相似岩层的局部剖视图；
[0021]图4为形成防水圈顶端的背水斜坡面的局部剖视图；
[0022]图5为拆除模板后在含水相似岩层上形成沟槽的俯视图；
[0023]图6为拆除模板后的局部剖视图；
[0024]图7为在含水相似岩层上形成一圈防水圈的俯视图；
[0025]图8为形成防水圈底端及防水圈顶端的迎水斜坡面的局部剖视图；
[0026]图9为依次浇筑形成三层含水相似岩层的示意图；
[0027]图10为在图9所示的最顶层的含水相似岩层上浇筑隔水相似岩层的示意图；
[0028]图11为人工缝隙中的分支缝隙平行设置的示意图；
[0029]图12为多条分支缝隙连接形成网格状的示意图；
[0030]图13为缝隙形成模板中的多条分支缝隙形成板平行设置的示意图；
[0031]图14为多条分支缝隙形成板连接形成网格状的示意图；
[0032]图15为在试验箱内支设缝隙形成模板的示意图；
[0033]图16为在试验箱内饶筑含水相似岩层的不意图；
[0034]图17为拆除缝隙形成模板后在含水相似岩层内形成人工缝隙的示意图。
[0035]附图标记对照表:
[0036]1-试验箱；2-含水相似岩层； 20-上表面；
[0037]21-人工缝隙；210-分支缝隙；22-沟槽；
[0038]3-防水圈；31-防水圈底端； 32-防水圈顶端；
[0039]321-背水斜坡面；322-迎水斜坡面； 4_隔水相似岩层；
[0040]5-模板；51-模板顶端；52-模板底端；
[0041]6-缝隙形成模板；61-模板框架；62-分支缝隙形成板。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图来进一步说明本实用新型的【具体实施方式】。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0043]本实用新型中所涉及到含水相似岩层是指与煤矿开采过程中的含水岩石层以一定方式相似制成的相似材料层，其由相似材料按照一定比例制成，性质与含水岩石层相似，称之为含水相似岩层。