CN113311136A - 用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法 - Google Patents

用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法 Download PDF

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CN113311136A CN202110550485.1A CN202110550485A CN113311136A CN 113311136 A CN113311136 A CN 113311136A CN 202110550485 A CN202110550485 A CN 202110550485A CN 113311136 A CN113311136 A CN 113311136A
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Abstract

一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其方法包括模型箱、模拟岩溶地区地层的相似材料、溶洞模型、模拟岩溶地区地层和溶洞成型的制作方法；相似材料的原料主要包括：河砂、重晶石粉、硅酸盐水泥和纯净水；用于相似性评价的指标主要包括容重、泊松比、弹性模量、粘聚力、内摩擦角，抗压强度。通过大量配比实验对比来得到最优的相似材料配合比。本发明的模拟岩溶地区地层的相似材料所选用的原料简单，易于获取，制作方法简单、制作成本低，具有广泛的适用性。

Description

用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法
技术领域
本发明涉及岩土工程测试领域，具体来说，涉及一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法。
背景技术
大规模原场地试验费时费力，其场地尺寸较大，土石方量要求较多。其效率和经济性都很差。模型试验可以模拟各种相对复杂的边界条件，能较全面反映工程结构与相关岩土体共同作用下的应力和形变机制、破坏机理、形态及失稳阶段的全貌。长期以来，模型试验方法一直是研究解决大型复杂岩土与结构工程课题的重要手段。
我国的岩土工程构造复杂，不同类别的岩体差异极大，因此需要制备出满足相似关系的不同类型的岩土体的相似材料，使其满足相似模型试验要求的物理力学参数。目前研究中，对于岩溶地层的模拟较为困难，除上述需要制备对应的相似材料外，还需对地层中存在的溶洞进行模拟。而现实中溶洞形式多样，有大厅状、球状、裂隙状，根据富水情况还可分为富水溶洞，或者土洞。对于还原岩溶地层真实情况的模拟较为困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法，采用了满足要求的原料按照相似比模拟岩溶地层，使之能够满足对应原型的物理力学参数。同时解决了在相似材料中制作不同类型溶洞的难题，且可以根据实际情况满足形状、大小的要求，并且制作设备简单，制作方法易于操作。解决了在用于模拟岩溶地区地层的相似材料中制作不同类型溶洞的难题，且可以根据实际情况满足形状、大小的要求,并且制作设备简单，制作方法易于操作。本发明的用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置成功的模拟了实际岩溶地层的特征，提供了岩溶地层的模拟环境，为后续的模型试验（例如：在模拟溶洞上方打桩、建房子）打下了基础，对于实际场地的预测具有参考意义。
解决上述问题的技术方案是：一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，包括模型箱、模拟岩溶地区地层和溶洞模型；
所述模型箱上下开口且内部中空，所述模型箱的侧壁底部设置有孔道；
所述模拟岩溶地区地层填筑于模型箱内部，所述溶洞模型内置于模拟岩溶地区地层中；所述溶洞模型上方设置有注浆导管，其下方设置有引流导管；所述引流导管的一端位于溶洞模型下侧，其另一端通过模型箱侧壁底部的孔道留置在模型箱外侧；所述注浆导管的一端位于溶洞模型上侧，其另一端留置在模拟岩溶地区地层外部。
其进一步技术方案是：所述溶洞模型由石蜡制成，所述溶洞模型内设置有加热管。
其进一步技术方案是：所述模型箱主要由标准板拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板，所述模型箱的转角处设置有角板；所述标准板包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔；所述特殊板包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道，所述折边上开设有螺栓孔；各板之间通过螺栓连接。
其进一步技术方案是：所述标准板、特殊板和角板均为不锈钢板块制成。
其进一步技术方案是：所述加热管为碳纤维加热管，加热管带有导线，导线通过工作口伸出溶洞模型外。
其相关的另一技术方案是：一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其方法包括模型箱、模拟岩溶地区地层的相似材料、溶洞模型、模拟岩溶地区地层和溶洞成型的制作方法；
所述相似材料的制作方法包括如下步骤：
步骤一：准备用于配制所述相似材料的原料：
所述原料主要包括：河砂、重晶石粉、硅酸盐水泥和纯净水；
步骤二：确定所述相似材料的原料的配比值，其确定方法如下：
（a）确定岩溶地区地层概化参数：结合工程地质手册对岩溶地层的物理力学参数给出经验范围。
（b）确定几何相似系数
Figure 819271DEST_PATH_IMAGE001
：根据实验场地的尺寸大小确定模型箱尺寸，模型箱尺寸与原场地的比即为确定的几何相似系数
Figure 736412DEST_PATH_IMAGE001
；
（c）根据相似原理换算出所需相似材料的物理力学参数范围：所述相似材料的各项物理力学参数基于相似理论，是通过与实际土体进行相似系数换算后的数值；
所述各项物理参数包括重度、泊松比、弹性模量、粘聚力、内摩擦角和抗压强度；
所述相似系数根据实际工程条件和实验条件进行选定，包括有几何相似系数为
Figure 47307DEST_PATH_IMAGE002
，重度相似系数为
Figure 239254DEST_PATH_IMAGE003
，泊松比相似系数为
Figure 53626DEST_PATH_IMAGE004
，弹性模量相似系数为
Figure 172628DEST_PATH_IMAGE005
，粘聚力相似系数为
Figure 439662DEST_PATH_IMAGE006
，内摩擦角相似系数为
Figure 435299DEST_PATH_IMAGE007
，抗压强度相似系数为
Figure 104178DEST_PATH_IMAGE008
；然后根据相似原理，各相似系数之间的关系为：
Figure 628700DEST_PATH_IMAGE009
（d）按重量份计，按重量设置不同的配比：参照步骤（c）换算出来的所述相似材料的物理力学参数范围，根据经验法，设置出多组不同的原料配比值，然后把原料按不同的重量份配比充分混合搅拌制成多组待检测的相似材料；
（e）确定所述相似材料的原料配比值：把多组待检测的相似材料养护后，通过直剪试验、三轴试验测量出相对应的相似材料的物理力学参数，选出满足所需相似材料物理力学参数条件范围的原料配比作为所述相似材料的原料配比值；
步骤三：所述相似材料的制备流程：按重量份计，将重晶石粉、河砂、纯净水、硅酸盐水泥按照步骤二的方法确定好的原料的配比值充分混合搅拌制得相似材料；
所述溶洞模型的制作方法：将石蜡融化，再将融化的石蜡充填在模具中，充填前模具内预留带导线的加热管，充填后待石蜡冷却凝固后拆模；所述模具根据实际溶洞形状按相似比例换算后制作；
所述模拟岩溶地区地层的制作方法：将制备好的模拟岩溶地区地层的相似材料逐层摊铺在需要进行试验的模型箱内，在填筑达到一定位置时放置溶洞模型，在溶洞模型上方留置注浆导管，在溶洞模型下方设置有引流导管；引流导管的一端连至溶洞模型，另一端伸至模型箱底部外侧；摆放好溶洞模型后继续填筑相似材料，直至达到符合溶洞模型埋深的地层厚度；这时，所述注浆导管末端需留置在模拟岩溶地区地层外部；相似材料填筑完成后静置7天养护形成模拟岩溶地区地层；
所述溶洞成型的制作方法：待模拟岩溶地区地层养护完成后再通电利用预埋的加热管融化石蜡，石蜡从引流导管流出模型箱外，待石蜡全部流出后在模拟岩溶地区地层内部形成了溶洞；
待溶洞形成后，即可得到用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置。
其进一步技术方案是：所述模型箱的制作方法：按照室内场地尺寸大小，以及试验尺寸要求使用不锈钢板块拼装模型箱；所述模型箱主要由标准板拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板，所述模型箱的转角处设置有角板；所述标准板包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔；所述特殊板包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道，所述折边上开设有螺栓孔；各板之间通过螺栓连接。
其进一步技术方案是：所述模具为pvc材质，可拆分成左右两个部分。
其进一步技术方案是：所述重晶石粉细度为325目，所述河砂粒径为5mm，硅酸盐水泥的标号为425。
由于采用上述技术方案，本发明之一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法具有以下特点和有益效果：
（1）本发明的模拟岩溶地区地层的相似材料所选用的原料简单，易于获取，经济性好。
（2）本发明的模拟岩溶地区地层的相似材料基于相似原理进行模拟，按照相似比例进行模拟，本发明的相似材料与原地层主要的物理力学参数（重度、泊松比、弹性模量、粘聚力、内摩擦角、抗压强度）满足相似理论，因此所模拟的岩溶地层可以反映原型，成功的模拟了实际岩溶地层的特征，对于实际场地的预测具有参考意义。
（3）通过多组试验得到了多组相似材料，可用于模拟符合物理力学参数的其余岩土地层。
（4）制作溶洞的设备简易，便于操作；石蜡具有可回收功能，选用石蜡作为溶洞模型，能实现多次利用的优点。且溶洞模型的模具可以随意制作，方便制作不同类型的溶洞。本发明除了可以制作不同形状的溶洞外，还可模拟填充状态，实现富水岩溶地层模拟。
（5）本发明中用到的模型箱为可拆卸模型箱，方便操作，且可以根据试验场地，试验要求拼装，能够满足多种尺寸的需要。
（6）本发明中模拟地层的相似材料可以作为其它相关试验基础，丰富了试验方法。
下面，结合附图和实施例对本发明之一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其制作的方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明之模拟箱的结构示意图；
图2是模拟箱的角板的示意图；
图3是模拟箱的标准板的示意图（正面）；
图4是模拟箱的标准板的示意图（侧面）；
图5是模拟箱的特殊板的示意图（正面）；
图6是模拟箱的特殊板的示意图（侧面）；
图7是本发明之填充石蜡前的模具示意图；
图8是本发明之用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的剖视图。
图中：
1-模型箱，10-标准版，11-特殊板，12-角板，111-孔道，13-螺栓孔；2-模拟岩溶地区地层；3-溶洞模型；4-加热管，41-导线；5-注浆导管；6-引流导管；7-模具。
具体实施方式
实施例一：
一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，包括模型箱1、模拟岩溶地区地层2和溶洞模型3；
所述模型箱1上下开口且内部中空，所述模型箱1的侧壁底部设置有孔道111；可以放置在平地上或是底座上。所述模型箱1用于装填模拟岩溶地区地层2的相似材料。如图1所示，所述模型箱1主要由标准板10拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板11，所述模型箱1的转角处设置有角板12；参见图3、图4，所述标准板10包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔13；参见图5、图6，所述特殊板11包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道111，所述折边上开设有螺栓孔13；参见图2，角板用于模型箱边角的连接；各板之间通过螺栓连接。所述标准板10、特殊板11和角板12均为不锈钢板块制成。本模型箱为可拆卸模型箱，方便操作，且可以根据试验场地，试验要求拼装，能够满足多种尺寸的需要。
所述模拟岩溶地区地层2填筑于模型箱1内部，所述溶洞模型3内置于模拟岩溶地区地层2中；所述溶洞模型3上方设置有注浆导管5，其下方设置有引流导管6；所述引流导管6的一端位于溶洞模型3下侧，其另一端通过模型箱1侧壁底部的孔道111留置在模型箱1外侧；所述注浆导管5的一端位于溶洞模型3上侧，其另一端留置在模拟岩溶地区地层2外部，参见图8。
所述溶洞模型3由石蜡制成，石蜡在47℃~64℃融化，石蜡可以重复使用。所述溶洞模型3内设置有加热管4。所述加热管4为碳纤维加热管，加热管带有导线41，导线通过工作口伸出溶洞模型3外。本实施例中的溶洞模型3通过模具来制作，参见图7，所述模具为pvc材质，可拆分成左右两个部分；模具可做成球型、椭球型等形状，具体根据实际溶洞形状按相似比例换算后制作。将整块石蜡融化，再将融化的石蜡充填在模具3中，充填前模具内预留带导线41的加热管41，充填后待冷却凝固后拆模，即得到所需的溶洞模型3。
本实施例中所述注浆导管5为直径10mm的pvc管，一端在石蜡的溶洞模型3上侧，另一端在模拟岩溶地区地层2上方露出。所述引流导管6为直径10mm的pvc管，一端在石蜡的溶洞模型3下侧，另一端通过特殊板的孔道111留置在模型箱1外侧。
实施例二：
一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，该制作方法是实施一所述的一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，包括模型箱1、模拟岩溶地区地层的相似材料、溶洞模型3、模拟岩溶地区地层2和溶洞成型的制作方法。
（一）所述模型箱1的制作方法：按照室内场地尺寸大小，以及试验尺寸要求（参见几何相似系数
Figure 383030DEST_PATH_IMAGE001
）使用不锈钢板块拼装模型箱；所述模型箱1主要由标准板10拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板11，所述模型箱1的转角处设置有角板12；所述标准板10包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔13；所述特殊板11包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道111，所述折边上开设有螺栓孔13；各板之间通过螺栓连接。
（二）所述相似材料的制作方法包括如下步骤：
步骤一：准备用于配制所述相似材料的原料：
所述原料主要包括：河砂、重晶石粉、硅酸盐水泥和纯净水；
步骤二：确定所述相似材料的原料的配比值，其确定方法如下：
（a）确定岩溶地区地层概化参数：结合《工程地质手册》（工程地质手册编写委员会.工程地质手册(第四版)[S]北京:中国建筑工业出版社，2007）对实际场地的岩溶地层的物理力学参数给出经验范围。如下表1给出的经验范围：
表1：岩溶地层的物理力学参数
Figure 667512DEST_PATH_IMAGE010
（b）确定几何相似系数
Figure 190897DEST_PATH_IMAGE001
：根据实验场地的尺寸大小确定模型箱尺寸，模型箱尺寸与原场地的比即为确定的几何相似系数
Figure 151900DEST_PATH_IMAGE001
；按照实际场地与室内场地尺寸比例，例如，采用1：20的尺寸系数，即
Figure 190263DEST_PATH_IMAGE011
。
（c）根据相似原理换算出所需相似材料的物理力学参数范围：所述相似材料的各项物理力学参数基于相似理论，是通过与实际土体进行相似系数换算后的数值；
所述各项物理参数包括重度（容重）、泊松比、弹性模量、粘聚力、内摩擦角和抗压强度；
所述相似系数根据实际工程条件和实验条件进行选定，包括有几何相似系数为
Figure 12856DEST_PATH_IMAGE002
，重度相似系数为
Figure 656327DEST_PATH_IMAGE003
，泊松比相似系数为
Figure 522652DEST_PATH_IMAGE004
，弹性模量相似系数为
Figure 48312DEST_PATH_IMAGE005
，粘聚力相似系数为
Figure 127126DEST_PATH_IMAGE006
，内摩擦角相似系数为
Figure 156262DEST_PATH_IMAGE007
，抗压强度相似系数为
Figure 927909DEST_PATH_IMAGE008
；然后根据相似原理，各相似系数之间的关系为：
Figure 426017DEST_PATH_IMAGE012
Figure 308523DEST_PATH_IMAGE013
（说明相似材料的粘聚力、弹性模量、抗压强度同时放大或缩小实际场地的岩溶地层的物理力学参数的倍数相同）。
Figure 192165DEST_PATH_IMAGE014
（说明相似材料的重度、泊松比、内摩擦角与实际场地的岩溶地层的物理力学参数保持不变）。
根据各相似材料的物理力学参数=实际场地的岩溶地层的物理力学参数×相对应的物理力学参数相似系数，对照表1计算出相似材料的物理力学参数范围如下表2：
表2：相似材料的物理力学参数范围
Figure 134713DEST_PATH_IMAGE015
（d）按重量份计，按重量设置不同的配比：参照步骤（c）换算出来的所述相似材料的物理力学参数范围（参见表2），根据经验法，设置出多组不同的原料配比值（参见表3），然后把原料按不同的重量份配比充分混合搅拌制成多组待检测的相似材料；
（e）确定所述相似材料的原料配比值：把多组待检测的相似材料养护后，通过直剪试验、三轴试验测量出相对应的相似材料的物理力学参数，选出满足所需相似材料物理力学参数条件范围的原料配比作为所述相似材料的原料配比值。多组相似材料经过试验测量的物理力学参数参见表3，从表3中我们可以选出第2组的配比值作为所述相似材料的原料配比，即重晶石粉：河砂：纯净水：硅酸盐水泥=30:40:9:3（质量比）。
表3：多组相似材料经过试验测量的物理力学参数
Figure 369386DEST_PATH_IMAGE017
步骤三：所述相似材料的制备流程：按重量份计，将325目重晶石粉、5mm粒径的河砂、纯净水、425标号的硅酸盐水泥按照步骤二的方法确定好的原料的配比值充分混合搅拌制得相似材料；本实施例中按重晶石粉：河砂：纯净水：硅酸盐水泥=30:40:9:3（质量比）充分混合搅拌制得相似材料。
（三）所述溶洞模型3的制作方法：将石蜡融化，再将融化的石蜡充填在模具7中，充填前模具内预留带导线41的加热管4，充填后待石蜡冷却凝固后拆模；所述模具为pvc材质，可拆分成左右两个部分。所述模具根据实际溶洞形状按相似比例换算后制作；模具可做成球型、椭球型等形状。
（四）所述模拟岩溶地区地层2的制作方法：将制备好的模拟岩溶地区地层的相似材料逐层摊铺在需要进行试验的模型箱内，在填筑达到一定位置（即按几何相似比换算后得到的地层厚度）时放置溶洞模型3，在溶洞模型上方留置注浆导管5，在溶洞模型下方设置有引流导管6；引流导管6的一端连至溶洞模型，另一端伸至模型箱底部外侧；摆放好溶洞模型3后继续填筑相似材料，直至达到符合溶洞模型埋深的地层厚度；这时，所述注浆导管5末端需留置在模拟岩溶地区地层2外部；相似材料填筑完成后静置7天养护形成模拟岩溶地区地层2。
（五）所述溶洞成型的制作方法：待模拟岩溶地区地层2养护完成后再通电利用预埋的加热管4融化石蜡，石蜡从引流导管6流出模型箱外，待石蜡全部流出后在模拟岩溶地区地层2内部形成了溶洞。
待溶洞形成后，即可得到用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置。
需要模拟填充型溶洞时，可以利用上方的注浆导管5注入泥浆进行模拟，实现富水岩溶地层模拟。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于上述各实施例的记载，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，其特征在于：包括模型箱、模拟岩溶地区地层和溶洞模型；
所述模型箱上下开口且内部中空，所述模型箱的侧壁底部设置有孔道；
所述模拟岩溶地区地层填筑于模型箱内部，所述溶洞模型内置于模拟岩溶地区地层中；所述溶洞模型上方设置有注浆导管，其下方设置有引流导管；所述引流导管的一端位于溶洞模型下侧，其另一端通过模型箱侧壁底部的孔道留置在模型箱外侧；所述注浆导管的一端位于溶洞模型上侧，其另一端留置在模拟岩溶地区地层外部。
2.根据权利要求1所述的用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，其特征在于：所述溶洞模型由石蜡制成，所述溶洞模型内设置有加热管。
3.根据权利要求1所述的用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，其特征在于：所述模型箱主要由标准板拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板，所述模型箱的转角处设置有角板；所述标准板包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔；所述特殊板包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道，所述折边上开设有螺栓孔；各板之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，其特征在于：所述标准板、特殊板和角板均为不锈钢板块制成。
5.根据权利要求2所述的用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置，其特征在于：所述加热管为碳纤维加热管，加热管带有导线，导线通过工作口伸出溶洞模型外。
6.一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其特征在于：其方法包括模型箱、模拟岩溶地区地层的相似材料、溶洞模型、模拟岩溶地区地层和溶洞成型的制作方法；
所述相似材料的制作方法包括如下步骤：
步骤一：准备用于配制所述相似材料的原料：
所述原料主要包括：河砂、重晶石粉、硅酸盐水泥和纯净水；
步骤二：确定所述相似材料的原料的配比值，其确定方法如下：
（a）确定岩溶地区地层概化参数：结合工程地质手册对岩溶地层的物理力学参数给出经验范围。
（b）确定几何相似系数
Figure 68429DEST_PATH_IMAGE001
：根据实验场地的尺寸大小确定模型箱尺寸，模型箱尺寸与原场地的比即为确定的几何相似系数
Figure 249880DEST_PATH_IMAGE001
；
（c）根据相似原理换算出所需相似材料的物理力学参数范围：所述相似材料的各项物理力学参数基于相似理论，是通过与实际土体进行相似系数换算后的数值；
所述各项物理参数包括重度、泊松比、弹性模量、粘聚力、内摩擦角和抗压强度；
所述相似系数根据实际工程条件和实验条件进行选定，包括有几何相似系数为
Figure 735219DEST_PATH_IMAGE002
，重度相似系数为
Figure 233197DEST_PATH_IMAGE003
，泊松比相似系数为
Figure 270423DEST_PATH_IMAGE004
，弹性模量相似系数为
Figure 221061DEST_PATH_IMAGE005
，粘聚力相似系数为
Figure 759359DEST_PATH_IMAGE006
，内摩擦角相似系数为
Figure 315105DEST_PATH_IMAGE007
，抗压强度相似系数为
Figure 257653DEST_PATH_IMAGE008
；然后根据相似原理，各相似系数之间的关系为：
Figure 961167DEST_PATH_IMAGE009
（d）按重量份计，按重量设置不同的配比：参照步骤（c）换算出来的所述相似材料的物理力学参数范围，根据经验法，设置出多组不同的原料配比值，然后把原料按不同的重量份配比充分混合搅拌制成多组待检测的相似材料；
（e）确定所述相似材料的原料配比值：把多组待检测的相似材料养护后，通过直剪试验、三轴试验测量出相对应的相似材料的物理力学参数，选出满足所需相似材料物理力学参数条件范围的原料配比作为所述相似材料的原料配比值；
步骤三：所述相似材料的制备流程：按重量份计，将重晶石粉、河砂、纯净水、硅酸盐水泥按照步骤二的方法确定好的原料的配比值充分混合搅拌制得相似材料；
所述溶洞模型的制作方法：将石蜡融化，再将融化的石蜡充填在模具中，充填前模具内预留带导线的加热管，充填后待石蜡冷却凝固后拆模；所述模具根据实际溶洞形状按相似比例换算后制作；
所述模拟岩溶地区地层的制作方法：将制备好的模拟岩溶地区地层的相似材料逐层摊铺在需要进行试验的模型箱内，在填筑达到一定位置时放置溶洞模型，在溶洞模型上方留置注浆导管，在溶洞模型下方设置有引流导管；引流导管的一端连至溶洞模型，另一端伸至模型箱底部外侧；摆放好溶洞模型后继续填筑相似材料，直至达到符合溶洞模型埋深的地层厚度；这时，所述注浆导管末端需留置在模拟岩溶地区地层外部；相似材料填筑完成后静置7天养护形成模拟岩溶地区地层；
所述溶洞成型的制作方法：待模拟岩溶地区地层养护完成后再通电利用预埋的加热管融化石蜡，石蜡从引流导管流出模型箱外，待石蜡全部流出后在模拟岩溶地区地层内部形成了溶洞；
待溶洞形成后，即可得到用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置。
7.根据权利要求6所述的一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其特征在于：所述模型箱的制作方法：按照室内场地尺寸大小，以及试验尺寸要求使用不锈钢板块拼装模型箱；所述模型箱主要由标准板拼装而成，所述模型箱底部设置有特殊板，所述模型箱的转角处设置有角板；所述标准板包括一底板Ⅰ，所述底板Ⅰ四周设置有折边，所述折边上开设有螺栓孔；所述特殊板包括一底板Ⅱ，所述底板Ⅱ四周设置有折边且在板中间位置留有孔道，所述折边上开设有螺栓孔；各板之间通过螺栓连接。
8.根据权利要求6所述的一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其特征在于：所述模具为pvc材质，可拆分成左右两个部分。
9.根据权利要求6所述的一种用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置的制作方法，其特征在于：所述重晶石粉细度为325目，所述河砂粒径为5mm，硅酸盐水泥的标号为425。
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