[发明专利]崩滑体多相运动试验观测装置及方法

说明书

一种崩滑体多相运动试验观测装置及方法，它包括试验槽、滑动机构、物料箱、悬垂机构和试验器件，通过位于试验槽上部的物料箱堆放崩滑体物料，通过悬垂机构与物料箱连接开闭卸料，通过在试验槽内、滑动机构和固定座上设置试验器件，试验器件的位置可变动。本发明克服了原电崩滑体采用风动或涌浪试验不能无法获取多相耦合全场动力运动轨迹的问题，具有结构简单，可进行无水和有水试验，便于观察，获取多相耦合动力运行轨迹，有利于崩滑体运动特性的研究的特点。

技术领域

本发明属于模拟试验技术领域，涉及一种崩滑体多相运动试验观测装置及方法。

背景技术

崩滑体多相动力是崩塌滑坡形成灾害的关键，它是滑坡动力学研究的重要内容，也是地质灾害预警的重要基础。崩滑体/碎屑流在运动过程中岩土体内部存在能量的传递与衰减；崩滑体/碎屑流在空气中高速运动时，会推挤空气形成超前空气气浪；崩滑体进入水体后，岩土体能量会传递给水体。这些多相（岩土体、水体和空气）耦合运动造成了大量灾难性事件。

尽管存在尺寸效应和相似性问题，岩土体、水体和空气的多相动力物理室内试验观测仍是研究滑坡动力学的重要研究手段。利用物理室内试验可以较直观全面地分析崩滑体多相动力耦合作用过程，其形成的结果可视化程度高，有利于地质灾害多相动力学机制研究。针对地质灾害多相动力试验内容，国内外一些研究者采用了风洞试验（研究空气与岩土体的相互作用）、滑坡涌浪（水槽）试验（研究水体与岩土体的相互作用）和碎屑流运动试验（研究岩土体内部相互作用）。现有的试验技术大多只能获取两相多个关键特征点（多为水体或岩土体的关键点）的运动特性；有的风洞试验能够实现全空气流场观测，但价格昂贵且不能实现多相耦合运动。现有的崩滑体多相运动物理试验技术尚不能实现多相耦合的全场动力获取，不能精细刻画物理试验中的动力过程，不利于滑坡动力学机制的定量研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种崩滑体多相运动试验观测装置及方法，结构简单，采用位于试验槽上部的物料箱堆放崩滑体物料，悬垂机构与物料箱连接开闭卸料，试验器件位于试验槽内、滑动机构上及固定座上，试验器件的位置可变动，可进行无水和有水试验，便于观察，获取多相耦合动力运行轨迹，有利于崩滑体运动特性的研究。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种崩滑体多相运动试验观测装置，它包括试验槽、滑动机构、物料箱、悬垂机构和试验器件；所述滑动机构位于试验槽上侧，物料箱位于试验槽的一端固定，悬垂机构位于试验槽外与物料箱的滑动板连接，试验器件位于试验槽内、滑动机构上，以及试验槽外的固定座上；所述滑动机构沿试验槽轴向，悬垂杆位于试验槽上部径向滑动。

所述试验槽为上侧开口的中空框架，各侧面为透明的钢化玻璃，位于钢化玻璃一侧外设置固定座，固定座包括与固定板两端连接的多个滑动杆、与滑动杆配合的滑动套管。

所述滑动机构包括滑轨配合的滑动座、与滑动座连接的支撑杆，以及与支撑杆滑动配合的悬垂杆，滑轨位于试验槽两侧的槽口固定。

所述物料箱为上侧开口的中空箱体，一侧设置滑动板，箱底外设置倾斜的卸料板，滑动板垂直滑动，卸料板位于试验槽的槽体内。

所述悬垂机构包括与支撑柱连接的支撑臂、位于支撑臂两端连接的滑轮、与滑轮配合的滑轮绳，以及与滑轮绳一端连接的重力块，滑轮绳的另一端与物料箱的滑动板连接。

所述试验器件包括三维扫描仪、喷雾器、高速工业相机、频闪光源、波高仪、漂浮示踪粒子和悬浮示踪粒子。

所述三维扫描仪、喷雾器、高速工业相机和频闪光源与滑动机构的悬垂杆连接。

所述波高仪位于试验槽内滑动配合，漂浮示踪粒子和悬浮示踪粒子位于试验槽内流动。

所述高速工业相机与固定座的滑动套管连接。

如上所述的崩滑体多相运动试验观测装置的使用方法，它包括如下步骤：