详情

原文传递一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置及试验方法

专利名称：	一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置及试验方法
摘要：	本发明公开了一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置及试验方法，涉及地质实验技术领域，其技术方案要点是：包括透明模型箱、降雨模拟装置和数据采集系统；透明模型箱内铺设有砂土模型；砂土模型内部埋设有传感器装置；降雨模拟装置包括进水箱、导水管和喷嘴；数据采集系统由高清摄像仪、立体显微设备、与传感器装置连接的动态应变数据采集系统和电脑设备组成；高清摄像仪、立体显微设备和动态应变数据采集系统与电脑设备连接。具有能够精细与可视化地获取砂土泥石流的发展过程，并通过分析得到泥石流启动特征、位移场演变过程及破坏形态，便于深入探索泥石流复杂的诱发机理，为有效防治工程措施地提出提供技术支撑及理论依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福建工程学院
发明人：	姚志雄;吴晨;林贤文;吴琛;周娉婷;陈军浩;刘耀星;叶建峰;陈希茂;邓历振;王文华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910324349.3
公开号：	CN109975518A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	包晓静
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	350108 福建省福州市大学新区学府南路33号
主权项：	1.一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：包括顶面开口的透明模型箱(1)、靠近透明模型箱(1)顶面的降雨模拟装置和数据采集系统，所述透明模型箱(1)与水平面成角倾斜；所述透明模型箱(1)内铺设有砂土模型(2)；所述砂土模型(2)内部埋设有多个用于测量砂土模型(2)内部孔隙水压力和土压力的传感器装置(3)；所述降雨模拟装置包括进水箱(4)、与进水箱(4)连接的导水管(5)和与导水管(5)端部连接的喷嘴(6)；所述导水管(5)的端部与透明模型箱(1)顶面平行，所述喷嘴(6)靠近透明模型箱(1)顶面；所述数据采集系统包括靠近透明模型箱(1)的高清摄像仪(7)、立体显微设备(8)、动态应变数据采集系统(9)和电脑设备(10)，所述动态应变数据采集系统(9)与砂土模型(2)内的传感器装置(3)连接；所述高清摄像仪(7)、立体显微设备(8)和动态应变数据采集系统(9)与电脑设备(10)连接。 2.根据权利要求1所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述透明模型箱(1)的端部连接有角度调节装置；所述角度调节装置包括固定底座(11)、与固定底座(11)顶端固定连接的固定支撑杆(12)、与固定支撑杆(12)侧壁固定连接的连接杆(13)、与固定支撑杆(12)顶端固定连接的液压伸缩杆(14)和与连接杆(13)端部连接转动轴(15)；所述液压伸缩杆(14)的伸缩端与透明模型箱(1)固定连接；所述连接杆(13)的端部通过转动轴(15)与透明模型箱(1)转动连接。 3.根据权利要求1所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述导水管(5)设有第一阀门(16)和第二阀门(17)，所述第一阀门(16)靠近进水箱(4)，所述第二阀门(17)靠近喷嘴(6)。 4.根据权利要求3所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述第一阀门(16)和第二阀门(17)之间设有流量计(18)。 5.根据权利要求1所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述透明模型箱(1)侧壁设有用于观察砂土模型(2)中不同位置的砂土颗粒运动过程的方格子(19)。 6.根据权利要求1所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述砂土模型(2)为不同砂土重叠铺设的多层结构。 7.根据权利要求1所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验装置，其特征是：所述透明模型箱(1)的端部底端设有用于试验中产生的尾水和砂土颗粒的收集箱(20)。 8.一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验方法，其特征是：包括以下步骤： 1)制备特定级配状态的砂土体或现场取样备用； 2)将砂土体分层铺设于透明模型箱内，静置数小时后分层碾压至压实状态，形成砂土模型； 3)采用降雨模拟装置对步骤2)中所述的砂土模型进行细微降雨，使砂土模型湿润； 4)启动高清摄像仪、立体显微设备和与砂土模型连接的动态应变数据采集系统，对砂土模型的整体图像信息、砂土模型中砂土体局部图像信息和砂土模型渗流过程中的孔隙水压力、流速、土压力及颗粒流失量、流量等参数信息进行实时采集； 5)调节降雨模拟装置增大降雨强度至试验要求，进行砂土泥石流模拟； 6)观察试验的全过程，通过砂土体与绘制在透明模型箱侧壁的方格子之间的相对位移观察砂土模型中不同位置砂土颗粒的运动特征； 7)试验数据分析，将高清摄像仪获取的泥石流发生发展过程中的整体图像信息、立体显微设备监测的砂土模型中砂土体的局部图像信息和动态应变数据采集系统获取渗流过程中的孔隙水压力、流速、土压力和流量等参数传递至电脑设备，通过电脑设备分析砂土泥石流模拟试验过程中砂土体的应力场、位移场及渗流场等变化规律，得出试验结果； 8)改变砂土体的物理状态、砂土模型的坡度大小和降雨模拟装置的降雨强度等参数进行其他工况的试验。 9.根据权利要求8所述的一种用于模拟砂性土泥石流的物理试验方法，其特征是：将步骤2)中所述的砂土体铺设于透明模型箱(1)内之前，将砂土体染色成不同的颜色，然后将不同颜色的砂土体铺设与透明模型箱(1)中，制得每层砂土体颜色不同的多层结构的砂土模型(2)。
所属类别：	发明专利