陷落柱可视化渗流试验装置的制作方法

本发明属于陷落柱水害防治渗流特性研究，具体涉及一种陷落柱可视化渗流试验装置。
背景技术：
：陷落柱作为我国华北地区一种特殊的地质构造，多发育于奥陶系石灰岩中，易成为垂向导水通道，形成煤层底板和奥灰水间的水力连通，进而引发大型突水事故，其突水具有滞后性和突发性等特点，是人员伤亡和经济损失最严重的水害类型之一，难以进行预测和防范。目前，模拟评价陷落柱的形成以及危害程度，以瞬态法和稳态法为主的渗流方法进行，瞬态法多用于难以采集到流体流量(或流出量与蒸发量接近统一数量级)的试验测试，稳态法一般用于可以采集到流体流量的试验测试，实际评价过程中，采用稳态法居多，但是常见的稳态法评价装置都没有采用可视化方案，在试验过程中无法直观感受渗流路径和颗粒的迁移、流失规律，而且试验操作不容易控制。技术实现要素：本发明的目的是提供一种陷落柱可视化渗流试验装置，实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，并定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架上的漏斗形底座，底座的漏斗口连接有出水管，出水管的出水口下方设置带有滤网的容器，所述容器放置于电子天平上；在所述底座内设有底部渗板、底座上部连接有预留密封槽的下钢筒，在下钢筒内嵌装可视化圆筒，所述可视化圆筒上部套装有预留密封槽的上钢筒，在上钢筒内设有顶部渗板，在顶部渗板上方设有轴压加载系统，所述可视化圆筒还通过进水管连接水压加载系统；本试验装置还包括由水压力采集系统和流量采集系统构成的测试系统，所述水压力采集系统由设置于进水管上的压力表以及与压力表相连的数据采集仪组成；所述流量采集系统包括所述的电子天平以及与电子天平相连的电脑终端构成。进一步的，所述可视化圆筒为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm。进一步的，所述滤网的孔径为100目。进一步的，所述轴压加载系统以mts815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒内的活塞上，以此结构为本试验装置提供轴压。进一步的，所述水压加载系统由供水的水泵、注射加压器以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。本发明的有益效果：通过可视化圆筒可实现陷落柱渗流试验全过程的可视化，其中，观测试验过程中的渗流路径变化规律，结合水压力的观测结果，分析陷落柱阻水能力随颗渗流路径的变化规律，可重现陷落柱的渗流演化灾变过程，而观测试验过程中的颗粒迁移流失规律，再结合电子天平可精确测试渗流过程中的流速变化规律，进而分析陷落柱的变质量渗流过程，找出陷落柱突水灾变判据。通过设置的水压力采集系统和流量采集系统，能够定量化渗流演化规律，使得对陷落柱研究更加精准化。附图说明图1陷落柱可视化渗流试验装置结构剖面图；图中，1、支架，2、底座，3、底部渗板，4、密封槽，5、可视化圆筒，6、顶部渗板，7、上钢筒，8、活塞，9、压力表，10、进水管，11、注射加压器，12、下钢筒，13、出水管，14、滤网，15、容器，16、电子天平。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。实施例陷落柱可视化渗流试验装置，包括搭接于支架1上的漏斗形底座2，设计成漏斗形是为了避免颗粒流失造成底部渗流通道堵塞而影响试验测试，底座2的漏斗口连接有出水管13，出水管13的出水口下方设置带有100目滤网14的容器15，该滤网14用于收集流失的颗粒；所述容器15放置于电子天平16上，电子天平16与电脑终端相连构成流量采集系统，由电子天平16测试流出水量随时间的变化规律，并转化为流速，在电脑上显示出来；在所述底座2内设有底部渗板3、在底座上部连接有预留密封槽4的下钢筒12，装置装配过程中，在密封槽4内放置遇水膨胀的密封止水条以进行密封，在下钢筒12内嵌装可视化圆筒5，该可视化圆筒5为钢化玻璃材质，直径为200mm、高400mm，所述可视化圆筒5上部套装有预留密封槽4的上钢筒7，在上钢筒7内设有顶部渗板6，在顶部渗板6上方设有轴压加载系统，所述轴压加载系统以mts815加载设备为加载动力，其压头作用于设置在上钢筒7内的活塞8上，以此结构为本试验装置提供轴压；所述可视化圆筒5还通过进水管10连接水压加载系统，该水压加载系统由供水的水泵、注射加压器11以及为注射加压器提供动力来源的油泵组成。所述轴压加载系统用以控制样品的位移，水压加载系统控制进水口水压；本试验装置还包括水压力采集系统，其由设置于进水管10上的压力表9以及与压力表相连的数据采集仪组成，压力表把测得的装置顶部的水压传送给数据采集仪。进行试验时，将陷落柱样品(不同粒径的破碎岩体)分3次配制并从装置顶部放入，分三次的目的是为了保证圆筒内部的样品的均匀性；加完样品后，先利用轴压加载系统加轴压，然后用水压加载系统加水压(试验参数见表1所示)，同时利用数字照相量测系统观测水流的渗流路径和颗粒的迁移规律，并在出水口收集流失颗粒，为了更好的显示试验效果，可以将水流和样品先做染色处理，再进行试验；在经过一定时长的水压作用后，关闭水压加载系统即可关闭渗流系统，然后由顶部至底部分3次收集装置内的颗粒，将装置内的颗粒和流失的颗粒分别烘干称重。表1陷落柱渗流特性变化规律的试验参数轴压/mpa12345水压/mpa0.511.522.5时长/h0.51248当前第1页12