一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A method and experimental device for studying debris flow separation

【技术实现步骤摘要】
一种研究泥石流分选现象的方法及试验装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。在上述方案的基础上，所述透明通道固定于支架并通过所述支架倾斜度可调，所述斜坡板与所述透明通道可拆卸连接，并沿所述透明通道的长度方向设有多个用于连接所述斜坡板的安装位。本专利技术实施例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，有利于更好的研究泥石流运动特征，为泥石流风险分析提供可靠的依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本专利技术实施例的一种研究泥石流分选现象的方法示意图；图2为本专利技术实施例的一种研究泥石流分选现象的试验装置的示意图。附图标记说明：其中，1、泥石流模型；2、储存盒；3、透明通道；4、开关板；5、斜坡板；6、压力传感器；7、高速摄像机；8、数据采集器；9、处理器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术实施例提供一种研究泥石流分选现象的方法，参考图1，该方法包括：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。本实施例提供的一种研究泥石流分选现象的方法，提出基于透明浆体来研究泥石流分选现象。制备透明浆体作为基底，透明浆体相当于实际泥石流的浆体。制备骨料与透明浆体混合，骨料相当于实际泥石流中的固态颗粒物质。该泥石流模型因为浆体呈透明状，而骨料具体颜色，因此在流动试验过程中，可清楚的观察看到骨料的移动状态，进而可便于对泥石流的分选现象进行研究分析。本实施例提供的一种研究泥石流分选现象的方法，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，有利于更好的研究泥石流运动特征，为泥石流风险分析提供可靠的依据。进一步地，可制备与泥石流流动特性相同的透明浆体，即透明浆体的粘度等流动参数应与实际泥石流浆体的流动参数接近，以尽量提高泥石流模型与实际泥石流的相似度，提高试验的准确性。对泥石流模型进行流动试验，即可将泥石流模型从一斜坡上流下，以模拟实际泥石流的流动过程。在上述实施例的基础上，进一步地，一种研究泥石流分选现象的方法还包括：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。通过使用高速摄像机，可以直观的观测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，包括：/n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；/n对泥石流模型进行流动试验；/n通过流动试验，对泥石流的分选现象进行研究分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，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。


4.根据权利要求1至3任一所述的研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，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％。


5.根据权利要求4所述的研究泥石流分选现象的方法，其特征在于，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。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱流潮，李敬军，田稼禾，田雷，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11