一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型试验方法技术

一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型,包括滑体模型和进行试验的组合滑坡，所述组合滑坡包括支架、滑槽支架和设置于支架和滑槽支架之间的滑槽，所述的支架顶端设有电动葫芦，所述电动葫芦的下方位置固定有缆绳，所述缆绳沿着支架向下延伸，末端连接有料斗，所述料斗水平设置于滑槽的尾端位置，所述滑槽出口外侧设有用于记录各组试验下滑堆积后的运动距离和运动速度变化的底板，所述底板前部设置有用于采集滑坡运动堆积变化数据的正视高速摄像机；该模型试验方法可以研究流态化滑坡运动时不同流体对滑体物质的拖曳效应的流态化滑坡流体拖曳效应。

A model test method for fluid drag effect of fluidization landslide

A landslide fluidization fluid drag effect model, including the combination of landslide body model and experiment, the combination of landslide including bracket, bracket and sliding chute is arranged between the bracket and the sliding bracket, the top end of the bracket is provided with electric hoist, the lower position of the electric calabash is fixed to the cable. The cable extends downward along the bracket, the end connected with the hopper, the hopper is arranged in the horizontal position of the trailing end of the chute, chute outlet is arranged outside the recorded test for decline in deposits after the moving distance and velocity variation of bottom plate, the bottom plate is arranged at front for the acquisition of landslide movement and deposit face high speed camera change data; the test method of the model can study the fluidization of landslide motion when different fluids on the landslide material drag effect landslide fluidization fluid drag effect Should.

【技术实现步骤摘要】
一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型试验方法
本专利技术涉及一种滑坡流体模型试验方法，尤其是一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型试验方法。
技术介绍
高速远程滑坡通常具有运动速度快、运动距离远和破坏力大的特征，尤其是具有流态化特征的滑坡，难以预测防范，往往能造成人员和经济的巨大损失，人类难以捕捉到在现实中真实流态化滑坡的运动状态特征，难以对其观察研究，因此流态化动力分析一直是高速远程滑坡研究中的难点问题，数值反演模拟和物理模型试验是研究该类型滑坡的主要应用手段，但是流态化滑坡一般为多相流，其中包括有流体介质、固体介质和气体介质等，其中各种介质之间会发生相互作用，在二相流(流固)滑坡的运动过程中流体具有更强的运动特性，往往会对其他固体介质产生一种拖曳作用，这样会导致滑坡运动力更强，运动距离更远，影响范围更广，目前对于流态化滑坡的研究主要采用数值反演模拟的方法，但是数值模拟方法模拟滑坡运动仅仅是将滑体视为一相流进行研究，对于多相流的研究很难反映出多种介质之间的相互作用方式与作用力，很难考虑到流态化滑坡的水平拖曳作用，因此有必要提出一种物理模型试验方法，研究滑坡运动过程中的流体对固体的拖曳效应，为滑坡运动机理分析提供技术支持，更为该类型滑坡的预测防治提供科学依据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种可以研究流态化滑坡运动时不同流体对滑体物质的拖曳效应的流态化滑坡流体拖曳效应的模型试验方法。一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型,包括滑体模型和用于进行试验的组合滑坡，所述组合滑坡包括支架、滑槽支架和设置于支架和滑槽支架之间的滑槽，所述的支架顶端设有电动葫芦，所述电动葫芦的挂钩上挂有缆绳，所述缆绳沿着支架向下延伸，末端连接有料斗，所述料斗水平设置于滑槽的尾端位置，所述滑槽出口外侧设有用于记录各组试验下滑堆积后的运动距离和运动速度变化的底板，所述底板前部设置有用于采集滑坡运动堆积变化数据的正视高速摄像机，所述正视高速摄像机后面设有用于采集滑坡滑后堆积状态的三维激光扫描仪，所述滑槽包括滑槽侧板和滑槽底板，所述滑槽侧板的中间位置设有用于观测滑坡的微观特征的滑槽高速摄像机，所述滑槽上方设置有可以高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的俯视摄像机，所述滑槽的侧面上方位置设有可以高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的侧视高速摄像机。作为优选，所述的料斗前部设有档板，所述档板为液压开关式挡板，所述料斗四周接缝处涂抹凡士林和打注玻璃胶的一种，所述料斗的尺寸大小为50cm×50cm×50cm，已避免料斗漏水。作为优选，所述的滑槽侧板为标注有尺寸网格线条的透明侧板，所述的侧板高50cm。作为优选，所述滑槽的尺寸为长300cm，宽50cm，所述的滑槽底板为不锈钢板。作为优选，所述的底板为已经按尺寸划分好网格的浅色底板。作为优选，所述的滑体模型由粒径为20～30cm的碎石子200kg、红色喷漆、蓝色喷漆、银色喷漆、水和泥浆制成的三种滑体材料。本专利技术还要解决的另一技术问题为提供一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型的试验方法，具体包括以下步骤：1)选取滑体模型材料：按重量选取将粒径为20～30cm的碎石子200kg、红色喷漆、蓝色喷漆、银色喷漆、水和泥浆，备用；2)制作滑体模型：将将碎石子采用红色、蓝色和银色喷漆进行上色，待完全风干后将总量为200kg的碎石子根据不同颜色分别布置在料斗的前中后位置，视为材料一；在材料一放置好碎石子的条件下，将水注入碎石子体中，使水没过碎石子，视为材料二；在材料一放置好碎石子的条件下，注入泥浆，设置泥浆土水比为1:2，采用“注入-静置-注入”循环的方式为使泥浆充分填充于碎石子孔隙中，视为材料三；3)布置设备：根据场地情况按实验要求布置好滑槽设备、三维激光扫描设备、高速摄像设备，然后堆积底板；4)滑坡滑动：开启料斗前部的挡板，使滑坡下滑；5)数据收集：通过三维激光扫描仪采集滑坡滑后堆积状态，通过高速摄像机采集滑坡运动堆积变化数据，可得到滑坡运动速度变化曲线；6)数据分析：分析不同流体材料拖曳影响下碎石子的运动能力，将步骤2)中提到的三种材料模型在滑槽抬升至20°角度时下滑堆积的运动距离进行对比研究，提出在滑坡运动过程中不同流体对固体的拖曳效应，分析不同颜色碎石子的分布位置；7)计算结果：滑坡运动中块石所受水平拖曳力由两部分提供速度差导致的流体压强和流体粘滞力，可根据公式计算得出，得到实验数据，其中，FD为块石所受水平拖曳力，CD为拖曳力系数；ρ为块石的密度，μ为块石的作用流速，Α为块石在垂直于来流方向的投影面积。本专利技术有益效果为：本专利技术的一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型试验方法，由于在各个方位设置了高速摄像机和三维激光扫描设备，能完整获得流态化滑坡体下滑的运动堆积特征，通过视频分析可以直观重复的观察到流固两相物质之间相互作用方式，通过对比试验分析不同材料的下滑速度、运动距离、堆积特征，得到不同流体介质运载情况下的流体拖曳效应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为发专利技术的变角度组合滑槽侧视图。图2为本专利技术的变角度组合滑槽俯视图。图3为本专利技术的试验模型下滑堆积及结果分析图。具体实施方式下面结合附图对专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。在本实施例中，需要理解的是，术语“上面”、“下面”、“顶端”、“前端”、“后端”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。另外，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。实施例1如图1-2所示，一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型,包括滑体模型和用于进行试验的组合滑坡，所述组合滑坡包括支架1、滑槽支架2和设置于支架1和滑槽支架2之间的滑槽3，所述的支架1顶端设有电动葫芦4，所述电动葫芦4的挂钩5上挂有缆绳6，所述缆绳6沿着支架1向下延伸，末端连接有料斗7，所述料斗7水平设置于滑槽3的尾端位置，所述的料斗7前部设有档板8，所述档板8为液压开关式挡板，所述料斗7四周接缝处涂抹凡士林和打注玻璃胶的一种，所述料斗7的尺寸大小为50cm×50cm×50cm；所述滑槽3出口外侧设有用于记录各组试验下滑堆积后的运动距离和运动速度变化的底板9，所述底板9前部设置有用于采集滑坡运动堆积变化数据的正视高速摄像机10，所述的底板9为已经按尺寸划分好网格的浅色底板，所述正视高速摄像机10后面设有用于采集滑坡滑后堆积状态的三维激光扫描仪11，所述滑槽3包括滑槽侧板12和滑槽底板13，所述滑槽侧板12的中间位置设有用于观测滑坡微观特征的滑槽高速摄像机14，所述的滑槽侧板12为标注有尺寸网格线条的透明侧板，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型,包括滑体模型和进行试验的组合滑坡，其特征在于：所述组合滑坡包括支架、滑槽支架和设置于支架和滑槽支架之间的滑槽，所述的支架顶端设有电动葫芦，所述电动葫芦的挂钩上挂有缆绳，所述缆绳沿着支架向下延伸，末端连接有料斗，所述料斗水平设置于滑槽的尾端位置，所述滑槽出口外侧设有用于记录各组试验下滑堆积后的运动距离和运动速度变化的底板，所述底板前部设置有用于采集滑坡运动堆积变化数据的正视高速摄像机，所述正视高速摄像机后面设有用于采集滑坡滑后堆积状态的三维激光扫描仪，所述滑槽包括滑槽侧板和滑槽底板，所述滑槽侧板的中间位置设有用于观测滑坡的微观特征的滑槽高速摄像机，所述滑槽上方设置有可以高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的俯视摄像机，所述滑槽的侧面上方位置设有可以能高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的侧视高速摄像机。

【技术特征摘要】
1.一种流态化滑坡流体拖曳效应的模型,包括滑体模型和进行试验的组合滑坡，其特征在于：所述组合滑坡包括支架、滑槽支架和设置于支架和滑槽支架之间的滑槽，所述的支架顶端设有电动葫芦，所述电动葫芦的挂钩上挂有缆绳，所述缆绳沿着支架向下延伸，末端连接有料斗，所述料斗水平设置于滑槽的尾端位置，所述滑槽出口外侧设有用于记录各组试验下滑堆积后的运动距离和运动速度变化的底板，所述底板前部设置有用于采集滑坡运动堆积变化数据的正视高速摄像机，所述正视高速摄像机后面设有用于采集滑坡滑后堆积状态的三维激光扫描仪，所述滑槽包括滑槽侧板和滑槽底板，所述滑槽侧板的中间位置设有用于观测滑坡的微观特征的滑槽高速摄像机，所述滑槽上方设置有可以高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的俯视摄像机，所述滑槽的侧面上方位置设有可以能高速高清记录碎石颗粒的运动变化特性的侧视高速摄像机。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷跃平，高杨，李滨，闫金凯，王文沛，
申请(专利权)人：中国地质环境监测院，
类型：发明
国别省市：北京,11