[发明专利]模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：具有模型箱(1)，模型箱(1)上具有便于观察模型箱(1)内部情况的玻璃面，该模型箱内设有倾斜布置的滑道(13)，滑道(13)下端可转动连接支撑板(7)，支撑板(7)固定于模型箱(1)，所述滑道(13)上端经滑道倾角调节机构连接模型箱(1)，滑道(13)上表面覆盖垫层(5)，所述滑道(13)上部的上方设有用于释放泥浆(12)的泥流发生机构，对应滑道(13)设置用于监测滑道(13)上泥浆(12)状态的监测机构。

2.根据权利要求1所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述监测系统包括数据采集系统(14)和与数据采集系统(14)相连接的孔压传感器(6)、用于测试记录泥浆(12)速度的高速摄像机(10)、用于记录泥浆(12)沿所述滑道(13)下滑形态的高清摄像机(11)和用于分析泥浆(12)流动是粒子运行状态的PIV粒子成像仪(9)，其中孔压传感器(6)设置于滑道(13)上表面且沿滑道(13)倾斜方向布置有若干。

3.根据权利要求2所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述高速摄像机(10)分别对应所述泥流(12)发生机构出口、所述滑道(13)的中部和底部设置。

4.根据权利要求1所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述垫层(5)为砂土或黏土土层。

5.根据权利要求1或2所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述滑道倾角调节机构包括固定于所述模型箱(1)上的电机(3)，电机(3)经钢丝绳连接所述滑道(13)的上端。

6.根据权利要求1或2所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述泥流发生机构具有小型航吊机(2)和用于存储泥浆的泥浆储存箱(4)，小型航吊机(2)固定于所述模型箱(1)上部横档上，小型航吊机(2)通过钢丝绳连接泥浆储存箱(4)，所述泥浆储存箱(4)上设有用于控制泥浆流出的门。

7.根据权利要求6所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述泥浆由高岭土、砂子、碳末及水搅拌均匀后形成。

8.根据权利要求1所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述模型箱(1)侧面标有用于辅助计算泥浆在所述滑道(13)上流动时厚度的测量网格。

9.根据权利要求1所述的模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：所述模型箱(1)上设有若干排水孔(8)。

10.一种应用权利要求1～9所述的模拟海底滑坡的试验装置的试验方法，其特征在于步骤如下：

10.1、土样制备：

首先将高岭土、砂子及水按照实验事先的比例放入搅拌器中进行搅拌，为后续PIV粒子成像仪(9)的观测，将由碳块碾碎的碳末倒入搅拌器中一起搅拌，在实验开始前一直搅拌，保证实验前泥浆的均匀。

10.2、布置滑道：向滑道(13)凹槽中放置孔压传感器(6)后填充沙土或者黏土等土层，并通过电机(3)调节滑道(13)至实验所需角度。

10.3、泥浆储备箱放置及注水：

通过小型航吊机(2)将泥泥浆储备箱(4)放置水平，通过泵机将搅拌器中的泥浆混合液抽到泥泥浆储备箱(4)中直到实验所需高度。

在模型箱(1)内迅速灌水，当水面达到泥浆储备箱(4)箱底的时候，水速减小，缓慢注水直到整个泥浆储备箱(4)被淹没之后可以适当加快注水，当水面到达实验所需高度时停止灌水，并通过小型航吊机(2)将泥浆储备箱(4)缓慢降低，使泥浆储备箱(4)箱底与滑道(13)土面相接触。

10.4、布置监测系统：在模型箱外的相应位置布置高速摄像机(10)、高清摄像机(11)、PIV粒子成像仪(9)并将其与数据采集系统(14)相连接，同时将上一步中布置的传感器与数据采集系统(14)相连。

10.5、打开泥浆储备箱(4)的门，使箱内泥浆(12)排出，数据采集系统(14)记录每次实验数据，实验结束，回收模型箱(1)与实验用土，所得实验数据用于后期处理。