[发明专利]一种模拟气体喷发的实验装置和方法

说明书

本发明公开了一种模拟气体喷发的实验装置，包括盛土容器，具有开口，所述盛土容器用于盛装土样；压力盒，所述压力盒设置在所述盛土容器内，且所述压力盒上设置有开口；金属膜片，所述金属膜片连接在所述压力盒的开口内，所述金属膜片能够阻挡限制压力盒内气体排出并在压力盒内压强不小于设定压强时解除对压力盒内气体的限制；本发明的气体喷发装置和方法可以在装样过程中，实现预定设计的气体量、气体压力和土层厚度的喷发实验，通过摄影器的监控，记录土样运动的过程，在进行模拟气体喷发试验时，打开气体钢瓶，通过减压阀调节向压力盒内充气的压力，当金属膜片破坏打开后，为研究气体喷发的测量数据提供技术支持。

技术领域

本发明涉及气体喷发实验技术领域，具体涉及一种模拟气体喷发的实验装置和方法。

背景技术

已有勘探确切地表明，在海底土层和陆地冻土层中，蕴藏大量的固态甲烷、二氧化碳等物质。当温度、地壳压力等环境条件变化时，这些物质会发生相变而转变为气体，压力升高，并急剧地从地表喷出，引发大规模的地质灾害。目前，尚没有对此类灾害进行模拟的实验装置和方法，本发明填补了这项空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟气体喷发的实验装置和方法，以解决现有技术中难以针对土层被气体喷出进行模拟实验的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种模拟气体喷发的实验装置，包括

盛土容器，具有开口，所述盛土容器用于盛装土样；

压力盒，所述压力盒设置在所述盛土容器内，且所述压力盒上设置有开口，所述压力盒用于引入气体以增大自身内部压强；

金属膜片，所述金属膜片连接在所述压力盒的开口内，所述金属膜片能够阻挡限制压力盒内气体排出并在压力盒内压强不小于设定压强时解除对压力盒内气体的限制；

气体钢瓶，所述气体钢瓶与所述压力盒连通，所述气体钢瓶用于向压力盒充入计量压力的气体；

摄影器，用于记录压力盒卸压后土样的运动过程；

白板，所述白板上标记有不同高度的水平线，所述白板用于测量土样在不同时刻的运动位置。

作为本发明的一种优选方案，所述气体钢瓶的出口处连接有减压阀，所述减压阀用于调节和控制向压力盒内充入的气体压力。

本发明还提供一种基于模拟气体喷发的实验装置的实验方法，包括如下步骤：

S100、根据所需实验的土层，向盛土容器中加入对应实验用的土样，直至到达设计高度，同时在盛土容器的两侧面分别对应放置白板和摄影器；

S200、通过气体钢瓶朝压力盒内充气；

S300、在压力盒内气体压强不小于设定压强时，金属膜片解除对压力盒内气体的限制并通过气体冲出土样；

S400、根据摄影器所拍摄的土样运动和白板上的刻度线，分析得出土样运动的时间-位移过程；根据盛土容器中气体喷发后土样的轮廓线变化，分析得出土样被破坏的空间范围。

作为本发明的一种优选方案，步骤S100中根据所需实验的土层，向盛土容器中加入对应实验用的土样包括

在模拟陆相气体喷发时，在所述盛土容器内仅装入土；

在模拟海底气体喷发时，在所述盛土容器内分层装入土和水。

作为本发明的一种优选方案，所述压力盒尺寸随着充入压力盒内的气体压强的升高而升高。

作为本发明的一种优选方案，所述盛土容器的直径不小于10倍压力盒直径。

作为本发明的一种优选方案，所述金属膜片的耐压强能力不大于所述压力盒的耐压强能力。