[发明专利]一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置

说明书

本发明涉及泥石流动力学研究领域，公开了一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置，其中方法包括：制备透明浆体和一定级配的有色骨料，并以透明浆体为基底与骨料混合形成泥石流模型；对泥石流模型进行流动试验；通过流动试验，对泥石流的分选现象进行研究分析。本发明提供的一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置，通过制备透明浆体和有色骨料混合形成的泥石流模型，可以为试验研究泥石流的流动特性和分选机理提供全局可视化的透视效果，能够以完全透视的方法直观的观察和测量泥石流流体内部颗粒物质的运移现象，进而加快对泥石流运动特征的认知，揭示泥石流颗粒分选的关键过程。

技术领域

本发明涉及泥石流动力学研究领域，特别是涉及一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置。

背景技术

泥石流是一种由大量固体颗粒、大量水体介质和少量气体所组成的多相流体，是固体颗粒物质和水充分掺混的一种地表过程，其整体运动呈流体状，具有明显的流变特性，是一种特殊的固液两相流。有别于一般的挟沙水流和泥流，泥石流能携带宽级配的固体颗粒物质；其中大量的泥沙和石块所组成的固相颗粒的分选深刻的影响着泥石流的流动性以及泥石流对构筑物的冲击破坏作用，颗粒物质分选机理和效应是泥石流动力学的前沿研究课题。

由于很难直接观测到泥石流在流动过程中内部骨料颗粒的运动状态，使得泥石流分选现象的研究一直是个难题。数值模拟的诞生为泥石流动力学提供的新的方法，但是单纯去数值模拟也需要有实验的结果对其进行标定和结果对比。目前在泥石流动力学中对泥石流分选现象的研究较为困难，不便于进行。

发明内容

本发明实施例提供一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置，用于解决或部分解决目前在泥石流动力学中对泥石流分选现象的研究较为困难，不便于进行的问题。

本发明实施例提供一种研究泥石流分选现象的方法，包括：制备透明浆体和一定级配的有色骨料，并以所述透明浆体为基底与所述骨料混合形成泥石流模型；对泥石流模型进行流动试验；通过流动试验，对泥石流的分选现象进行研究分析。

在上述方案的基础上，还包括：利用高速摄像机记录流动试验的过程；根据高速摄像机所记录的泥石流模型的流动过程，对泥石流的分选现象进行研究分析。

在上述方案的基础上，还包括：在泥石流模型的流动路径上设置压力传感器，对泥石流模型的冲击压力以及冲击压力过程量进行研究分析。

在上述方案的基础上，所述透明浆体包括：卡波姆浆体；所述卡波姆浆体中各成分的质量百分比为：去离子水99.7-99.75％、卡波姆树脂粉末0.15-0.18％、中性调节剂三乙醇胺0.10-0.12％。

在上述方案的基础上，所述卡波姆浆体的制备具体包括：将卡波姆树脂粉末加至去离子水中；待完全溶解后滴加三乙醇胺调制中性；静置一定时间，获得透明的卡波姆凝胶；对卡波姆凝胶进行均匀搅拌并真空吸气，获得卡波姆浆体。

在上述方案的基础上，所述骨料包括玻璃块体或树脂块体，所述骨料通过3D打印形成。

在上述方案的基础上，所述骨料的级配根据待研究的泥石流的类型确定。

在上述方案的基础上，通过流动试验，对泥石流的分选现象进行研究分析具体包括：分析在流动试验中，泥石流模型的自由表面、骨料的运移状态、断面的流动特点以及流停后骨料的分布情况，进而对泥石流的分选现象进行研究分析。

本发明实施例提供一种研究泥石流分选现象的试验装置，用于上述研究泥石流分选现象的方法，包括：透明通道、储存盒、斜坡板和高速摄像机；所述透明通道倾斜设置，所述透明通道的内部上方设置储存盒、用于储存泥石流模型，所述储存盒的下侧设置开关板，所述斜坡板设于所述透明通道的内部下方且覆盖所述透明通道的截面，所述透明通道的一侧设有所述高速摄像机，所述斜坡板上设有压力传感器，所述压力传感器与数据采集器相连，所述高速摄像机和所述数据采集器分别与处理器相连。