本发明专利技术公开了一种可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置及其试验方法，涉及滑坡模型模拟装置技术领域。本发明专利技术包括模型箱、模型驱动机构、滑坡模拟机构和堰塞模拟机构；所述模型箱设置在滑坡模拟机构顶端，所述堰塞模拟机构设置在滑坡模拟机构尾端；所述模型驱动机构与模型箱连接用于驱动模型箱内的预制试样；本发明专利技术的试验装置和试验方法能够直观地揭示高速滑坡在运动过程中表现出的摩擦碰撞破碎现象以及急速碰撞停积，并可以揭示滑坡堵江以及溃坝的全过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种滑坡模型模拟装置
，更具体地说涉及一种可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置及其试验方法。
技术介绍
发生在高山峡谷河道的高速滑坡常堵江形成堰塞坝，坝高达几米至几百米，造成堰塞湖库容几十万至数亿立方米，存在巨大的潜在危害，一旦溃决将造成不可估计的灾难。由于高速滑坡运动及滑体堵江过程的复杂性，因此很难观察滑坡启动到碰撞停积的整个运动过程，更不能查明其中关键因素对堰塞坝体渗流情况、溃坝过程的影响。而对于高速滑坡形成的堰塞坝，现有的研究未能将滑坡及堆积成坝当做一个综合系统来考虑，往往将滑坡运动过程和坝体溃决过程割裂开来分析。国家知识产权局于2015年4月22日，公开了一件公开号为CN204288617U，名称为“一种可调节滑坡角度的滑坡模型模拟装置”的技术专利，该技术专利包括推车、轨道、小滚轮、模拟滑坡板、起落架和车轮，所述的推车由底板和四周的车箱板构成，推车的一端的外侧车箱板上设有把手，在设有把手的车箱板内侧设有两条竖直轨道，竖直轨道与底板上设置的两条水平轨道连通，在平行的竖直轨道与水平轨道上分别通过两个小滚轮安装有模拟滑坡板，模拟滑坡板通过两条水平轨道上设置的螺钉孔和螺钉，控制与调节模拟滑坡板低端位于两条水平轨道上的位置，用以调节模拟滑坡板模拟滑坡不同的角度；所述的推车分别设有四个起落架和车轮。该技术装置结构简单，采用螺钉和螺钉孔的设置使得调节滑坡角度变得简单易行；车轮和把手的设置使装置便于移动和携带。对于滑坡运动阶段，现有试验装置多为独立的简单多角度滑槽，滑体物质仅能从静止下滑，达不到实际情况下的高速运动，无法实现高速碰撞引起的滑体物质的破碎分离和结构变化。对于堰塞坝溃坝阶段，现有试验装置多为仅考虑水力特性的过程单一的简单水槽试验装置，未能考虑滑体原岩结构，碰撞速度，堆积体底面介质特性，河道原始水位和水速对堰塞坝溃决的影响。总之，目前的试验装置无法揭示高速滑坡在运动过程中表现出的滑体摩擦碰撞破碎现象、地质结构变化现象，更无法同时测定整个滑坡运动、堵江及溃坝过程；从而不能为滑坡灾害及堰塞湖防治提供准确、可靠的试验依据。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的不足和缺陷，本专利技术提供了一种可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置及其试验方法，本专利技术的专利技术目的在于解决现有技术的试验装置无法揭示高速滑坡在运动过程中表现出的滑体摩擦碰撞破碎现象、地质结构变化现象，更无法同时测定整个滑坡运动、堵江及溃坝过程；从而不能为滑坡灾害及堰塞湖防治提供准确、可靠的试验依据等问题，本专利技术的试验装置和试验方法能够直观地揭示高速滑坡在运动过程中表现出的摩擦碰撞破碎现象以及急速碰撞停积，并可以揭示滑坡堵江以及溃坝的全过程。为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置，其特征在于：包括模型箱、模型驱动机构、滑坡模拟机构和堰塞模拟机构；所述模型箱设置在滑坡模拟机构顶端，所述堰塞模拟机构设置在滑坡模拟机构尾端；所述模型驱动机构与模型箱连接用于驱动模型箱内的预制试样；所述模型驱动机构通过伸缩式驱动承重杆固定，所述模型驱动机构包括底板、千斤顶、助推板、弹簧和推板，所述底板固定在伸缩式驱动承重杆顶端，所述千斤顶尾端固定在底板上，千斤顶的伸出端与助推板连接，弹簧设置在助推板和推板之间，推板设置在模型箱内；所述滑坡模拟机构包括第一滑槽段、第二滑槽段、第三滑槽段和水平滑槽段，第一滑槽段的一端与第二滑槽段的一端铰接，第二滑槽段的另一端与第三滑槽段的一端铰接，第三滑槽段的另一端与水平滑槽段铰接；所述第一滑槽段、第二滑槽段和第三滑槽段下端均通过伸缩式承重杆固定；第一滑槽段与第二滑槽段铰接处上方、第二滑槽段与第三滑槽段铰接处上方和第三滑槽段与水平滑槽段铰接处上方均设置有高速摄像机；所述模型箱固定在第一滑槽段的侧板上，所述模型箱包括侧壁和电动气门，所述电动气门通过轴承与模型箱侧壁连接，电动气门设置在模型箱下端用于阻挡预制试样；所述堰塞模拟机构包括水槽和水箱，所述水槽与水平滑槽段的一端连接，所述水槽的入水口处设置有泄流装置，水槽的一侧固定有转子流速器，水槽与水平滑槽段接口处的前方设置有一部高速摄像机，高速摄像机下方水槽内固定有转子流速器和改装接口，所述改装接口后延长一段水槽，延长的水槽与水箱连接。所述第一滑槽段、第二滑槽段、第三滑槽段和水平滑槽段均为带钢制骨架的滑槽，所述水平滑槽段与水槽的接口处密封。所述第一滑槽段、第二滑槽段、第三滑槽段和水平滑槽段的底部均由光滑的钢板组成，第一滑槽段、第二滑槽段、第三滑槽段和水平滑槽段的两侧均为带钢制骨架的钢条。所述助推板上设置有电子锁扣。所述水平滑槽段的底部表面粘贴有摩擦介质材料垫。所述弹簧为四根。所述水箱上设置有闸门。可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将预制试样放置于模型箱内，紧贴推板；调节千斤顶，将千斤顶与助推板接触，并加压，使得助推板到达试验所需位置；b、打开水槽内泄流装置，观察转子流速器，调节泄流装置使得水槽内的流速和水位满足试验要求；c、释放电动气门，弹簧推动推板，推板推送预制试样，预制试样加速，沿着滑坡模拟机构滑动，滑坡模拟机构上相邻滑槽段铰接处上方的高速摄像机记录各滑槽段内预制试样滑动情况，预制试样通过水平滑槽段后，碰撞到水槽侧壁上，并堆积于水槽内形成堰塞体，水槽上方的高速摄像机记录整个堵江全过程，水槽内改装接口处的转子流速器测定形成堰塞体后的水流流速；d、调节伸缩式驱动承重杆和伸缩式承重杆的高度，改变第一滑槽段、第二滑槽段和第三滑槽段的倾斜角度，并更换水平滑槽段内的摩擦介质，重复a-c步骤，进行多次试验，对比试验结果。在试验过程中，滑坡模拟机构上的高速摄像机实时捕捉并记录各滑槽段内预制试样的动态行为，观察预制试样的摩擦碰撞破碎现象；水槽上的高速摄像机实时捕捉并记录水槽内堆积后的堰塞体堵江现象，转子流速器记录水流流速，直至试验结束。所述a步骤中，当助推板到达试验所需位置时，电子锁扣固定助推板，千斤顶退回到初始位置。与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、通过千斤顶加压，使助推板后的弹簧压缩，并通过电子锁扣将助推板固定至试验所需位置，进而释放电子锁扣，模拟出不同加速情况下的试验块体运动状况；从而能实现不同初速度、不同试样的运动模拟试验。2、试验过程中，高速摄像机实时记录在不同倾角的滑槽内块体的运动及破碎过程，即能得到试样在不同倾角的滑槽内运动的动态行为，摩擦破碎现象及碰撞分离现象；同时，运动后的试验块体通过碰撞水槽侧壁，停止运动，最终堆积于水槽内形成堰塞体，可以直观观测在堵江过程中试样堆积的具体情况，进而揭示其堵江机理，从而能为高速滑坡及堰塞湖堵江的防治提供更准确、可靠的试验依据。3、改变水平滑槽段内的介质材料及水槽的宽度，即可研究滑动面粗糙度和摩擦系数，岩石种类等对堰塞坝形态及堵江过程的影响。4、通过改变水槽内水位及流量，即可研究不同水位及流量状态下的堰塞坝溃坝过程。5、通过调节伸缩承重杆高度可实现不同角度及高度的试验条件，用于模拟多角度滑床的滑坡运动。通过改装接口，即可实现不同试验条件下的设备改装，用于后续研究。6、本专利技术的电子锁扣可附着本文档来自技高网...
【技术保护点】
可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置，其特征在于：包括模型箱(9)、模型驱动机构(100)、滑坡模拟机构(200)和堰塞模拟机构(300)；所述模型箱(9)设置在滑坡模拟机构(200)顶端，所述堰塞模拟机构(300)设置在滑坡模拟机构(200)尾端；所述模型驱动机构(100)与模型箱(9)连接用于驱动模型箱(9)内的预制试样；所述模型驱动机构(100)通过伸缩式驱动承重杆(101)固定，所述模型驱动机构(100)包括底板(1)、千斤顶(2)、助推板(4)、弹簧(5)和推板(6)，所述底板(1)固定在伸缩式驱动承重杆(101)顶端，所述千斤顶(2)尾端固定在底板(1)上，千斤顶(2)的伸出端与助推板(4)连接，弹簧(5)设置在助推板(4)和推板(6)之间，推板(6)设置在模型箱(9)内；所述滑坡模拟机构(200)包括第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)、第三滑槽段(13)和水平滑槽段(14)，第一滑槽段(10)的一端与第二滑槽段(12)的一端铰接，第二滑槽段(12)的另一端与第三滑槽段(13)的一端铰接，第三滑槽段(13)的另一端与水平滑槽段(14)铰接；所述第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)和第三滑槽段(13)下端均通过伸缩式承重杆(19)固定；第一滑槽段(10)与第二滑槽段(12)铰接处上方、第二滑槽段(12)与第三滑槽段(13)铰接处上方和第三滑槽段(13)与水平滑槽段(14)铰接处上方均设置有高速摄像机(11)；所述模型箱(9)固定在第一滑槽段(10)的侧板上，所述模型箱(9)包括侧壁和电动气门(8)，所述电动气门(8)通过轴承(7)与模型箱(9)侧壁连接，电动气门(8)设置在模型箱(9)下端用于阻挡预制试样；所述堰塞模拟机构(300)包括水槽(17)和水箱(20)，所述水槽(17)与水平滑槽段(14)的一端连接，所述水槽(17)的入水口处设置有泄流装置(15)，水槽(17)的一侧固定有转子流速器(16)，水槽(17)与水平滑槽段(14)接口处的前方设置有一部高速摄像机(11)，高速摄像机(11)下方水槽(17)内固定有转子流速器(16)和改装接口(18)，所述改装接口(18)后延长一段水槽(17)，延长的水槽(17)与水箱(20)连接。...
【技术特征摘要】
1.可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置，其特征在于：包括模型箱(9)、模型驱动机构(100)、滑坡模拟机构(200)和堰塞模拟机构(300)；所述模型箱(9)设置在滑坡模拟机构(200)顶端，所述堰塞模拟机构(300)设置在滑坡模拟机构(200)尾端；所述模型驱动机构(100)与模型箱(9)连接用于驱动模型箱(9)内的预制试样；所述模型驱动机构(100)通过伸缩式驱动承重杆(101)固定，所述模型驱动机构(100)包括底板(1)、千斤顶(2)、助推板(4)、弹簧(5)和推板(6)，所述底板(1)固定在伸缩式驱动承重杆(101)顶端，所述千斤顶(2)尾端固定在底板(1)上，千斤顶(2)的伸出端与助推板(4)连接，弹簧(5)设置在助推板(4)和推板(6)之间，推板(6)设置在模型箱(9)内；所述滑坡模拟机构(200)包括第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)、第三滑槽段(13)和水平滑槽段(14)，第一滑槽段(10)的一端与第二滑槽段(12)的一端铰接，第二滑槽段(12)的另一端与第三滑槽段(13)的一端铰接，第三滑槽段(13)的另一端与水平滑槽段(14)铰接；所述第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)和第三滑槽段(13)下端均通过伸缩式承重杆(19)固定；第一滑槽段(10)与第二滑槽段(12)铰接处上方、第二滑槽段(12)与第三滑槽段(13)铰接处上方和第三滑槽段(13)与水平滑槽段(14)铰接处上方均设置有高速摄像机(11)；所述模型箱(9)固定在第一滑槽段(10)的侧板上，所述模型箱(9)包括侧壁和电动气门(8)，所述电动气门(8)通过轴承(7)与模型箱(9)侧壁连接，电动气门(8)设置在模型箱(9)下端用于阻挡预制试样；所述堰塞模拟机构(300)包括水槽(17)和水箱(20)，所述水槽(17)与水平滑槽段(14)的一端连接，所述水槽(17)的入水口处设置有泄流装置(15)，水槽(17)的一侧固定有转子流速器(16)，水槽(17)与水平滑槽段(14)接口处的前方设置有一部高速摄像机(11)，高速摄像机(11)下方水槽(17)内固定有转子流速器(16)和改装接口(18)，所述改装接口(18)后延长一段水槽(17)，延长的水槽(17)与水箱(20)连接。2.如权利要求1所述的可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置，其特征在于：所述第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)、第三滑槽段(13)和水平滑槽段(14)均为带钢制骨架的滑槽，所述水平滑槽段(14)与水槽(17)的接口处密封。3.如权利要求1所述的可调多功能滑坡堵江及堰塞坝溃坝机制试验装置，其特征在于：所述第一滑槽段(10)、第二滑槽段(12)、第三滑槽段(13...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗刚，马国涛，梁敬轩，付建康，胡卸文，金涛，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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