[发明专利]动态构造地貌演化物理模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种用于动态构造地貌演化物理模拟实验装置及实验方法，实验装置包括精细降雨模拟箱和位于其中的构造地貌模拟实验砂箱，精细降雨模拟箱通过水管连接水箱，该水管上设有控制装置，构造地貌模拟实验砂箱具有至少一块活动推拉板，并在实验砂箱内铺设实验材料，同时该实验砂箱连接用于推动活动推拉板来回移动以挤压实验材料变形的动力装置；本发明的实验装置及实验方法在模拟挤压、拉张、走滑等不同类型构造变形的基础上，实现同步模拟地貌演化过程。

技术领域

本发明涉及一种实验装置及实验方法，尤其涉及一种动态构造地貌演化物理模拟实验装置及实验方法。

背景技术

地貌是地球表面的各种形态的统称，是内力地质作用和外力地质作用共同作用的结果；其中，内力地质作用即构造变形，造成了地表的起伏；外力地质作用通过风化、剥蚀、搬运和堆积等地表过程，在原有地表起伏基础上形成各种地貌。

构造地貌学是研究构造变形与地貌关系的学科，是一门交叉学科，是当前国际前沿研究领域，构造地貌演化过程中的动力学特征是构造地貌学亟需解决的基本问题之一。物理模拟实验是研究构造变形常用的实验手段，构造物理模拟实验在国内外各大科研院所和高校均有广泛成熟的应用，国内外构造物理模拟实验室在研究构造变形方面开展了大量的实验，取得了丰富的研究成果。

国内外常见的地貌物理模拟实验是静态的水槽模拟实验，广泛应用于研究河道迁移、洪积扇发育等河流地貌的演化，不能够模拟构造变形。人工模拟降雨装置在国内外也有广泛的应用，可以用于土壤侵蚀、水土流失、滑坡等实验研究，不能够用于模拟地貌的演化过程。当前对构造地貌演化过程的研究手段以数值模拟为主。然而，由于数值模拟方法的局限性，很难模拟拉张、挤压、走滑等复杂构造变形下的地貌演化。因此，物理模拟实验方法对构造地貌的演化过程有着不可替代的作用。

现有构造物理模拟实验所使用的实验材料能够用于模拟构造变形，但是不能够用于模拟侵蚀、搬运、堆积等外力地质过程，且现有的人工模拟降雨装置也无法与构造物理模拟实验装置相结合。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种能同步模拟构造变形和地貌演化过程的实验装置及实验方法。

技术方案：本发明的动态构造地貌演化物理模拟实验装置，包括精细降雨模拟箱和位于其中的构造地貌模拟实验砂箱，所述精细降雨模拟箱通过水管连接水箱，该水管上设有控制装置，所述构造地貌模拟实验砂箱具有至少一块活动推拉板，并在实验砂箱内铺设实验材料，同时该实验砂箱连接用于推动活动推拉板来回移动以挤压实验材料变形的动力装置。

优选的，所述控制装置包括进水阀、水泵、控制箱、泄压阀和水压表。

所述精细降雨模拟箱上设有流量控制器、喷头运动控制器和精细雾化喷头。

所述动力装置包括与活动推板连接的电动缸和控制箱。

所述精细降雨模拟箱的侧壁与构造地貌模拟实验砂箱之间形成集水槽，该集水槽底部连接排水管。

所述精细降雨模拟箱上设有气压控制阀。

所述精细降雨模拟箱设于构造地貌实验台架上。

利用本发明所述实验装置模拟动态构造地貌演化的实验方法，包括如下步骤：

(1)在构造地貌模拟实验砂箱内布置实验材料并装入精细降雨模拟箱中，连接各部件；

(2)启动控制装置和动力装置，水从水箱进入精细降雨模拟箱并落在实验材料上，活动推拉板来回移动挤压实验材料变形；

(3)实验过程中观察并采集数据。