用于测试碎屑流堆积体粒径分布特性的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术属于地质灾害防治工程领域，公开了用于测试碎屑流堆积体粒径分布特性的试验系统及方法。系统主要包括碎屑流运动和堆积系统、分区取样装置和振动筛分装置三个部分。本发明专利技术研究在不同条件下碎屑流堆积体的粒径空间分布特性。通过起动连杆控制封闭球壳的开启，实现碎屑流的起动。当碎屑流运动停止后将在堆积区形成碎屑堆积体。通过分区取样装置对碎屑堆积体各空间位置的碎屑材料逐一取样，通过振动筛分装置对各空间位置的碎屑材料进行粒径级配分析，通过数据整理和综合分析得到在不同条件下碎屑流堆积体粒径级配的空间分布规律特性，进而为实际工程中碎屑流堆积体物理力学参数的空间分布研究提供依据，为碎屑流堆积体的稳定性研究提供基础。积体的稳定性研究提供基础。积体的稳定性研究提供基础。

【技术实现步骤摘要】
用于测试碎屑流堆积体粒径分布特性的试验系统及方法


[0001]本专利技术属于地质灾害防治工程领域，主要用于对碎屑流堆积体粒径空间分布特性进行测试与研究，具体涉及一种用于测试碎屑流堆积体粒径空间分布特性的模型试验系统及测试方法。
技术背景
[0002]碎屑流是由大量散体碎屑材料的运动而形成的。在自然界中，在坡顶上风化比较严重的岩土体或大量散体碎屑，在地震或爆破作业等触发条件下，可能会发生失稳并沿坡面滑下，进而形成具有强大破坏力的地质灾害。这种以碎屑流形式运动的地质灾害严重的威胁着人们的生命和财产安全，而碎屑流所形成的堆积体可能引发二次灾害，因此研究碎屑流及其堆积体的特性对灾害防治及社会发展具有重要的现实意义。
[0003]在不同运动条件下，碎屑流中的碎屑通过相互碰撞和摩擦作用，最终将形成具有特有碎屑粒径空间分布规律的堆积体。显然，这种粒径空间分布特性也决定了碎屑流堆积体密度、孔隙度、渗透率等物理力学特性的空间分布特征。因此碎屑堆积体的粒径空间分布是碎屑流的一项基础而又重要的特征，对于进一步深入研究碎屑流堆积体稳定性具有重要的意义。对碎屑流堆积体粒径空间分布特性的研究至今仍是学术界和工程界关注的热点和难点问题。
[0004]目前对碎屑流堆积体粒径空间分布的研究并不多，许多理论与数值模拟的研究急需试验数据进行正确性验证。由于碎屑流堆积体具有较强的松散性，在对碎屑流所形成堆积体各空间部位取样过程中，难免会对临近部位的颗粒产生扰动，从而使所测各部位的级配特性与实际不符，所以用于测试碎屑流堆积体粒径空间分布特性的试验系统在操作方便的同时还要尽量避免采样对堆积体的扰动。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种对碎屑流堆积体粒径空间分布进行测试分析的试验系统及测试方法，以便于对碎屑流粒径空间分布特性进行深入的研究。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]用于测试碎屑流堆积体粒径分布特性的试验系统，系统主要包括碎屑流运动和堆积系统、分区取样装置和振动筛分装置三个部分；
[0008]碎屑流运动和堆积系统包括曲面滑槽、平滑过渡槽、堆积区平板、封闭球壳和起动连杆；其中倾斜的曲面滑槽和平滑过渡槽的形态、长度和倾斜角度根据试验要求确定；在曲面滑槽上端，放置有封闭球壳，封闭球壳与曲面滑槽面紧密贴合，封闭球壳中放置试验碎屑材料；封闭球壳与起动连杆相连，通过迅速抬起起动连杆释放球壳中的碎屑材料，碎屑材料在重力的作用下沿曲面滑槽做加速运动；平滑过渡槽为平滑连接曲面滑槽和堆积区平板的过渡区域，该区域使碎屑流从加速区平稳运动到堆积区平板上；堆积区平板为碎屑流最终稳定堆积的区域；
[0009]分区取样装置，用于在碎屑流堆积体形成后，将碎屑材料在水平和垂直方向上进行空间分隔取样；包括分区取样箱体、抽插式取样板和预留插槽；所述的分区取样箱体在水平方向设置为柱状的区格，实现对堆积体水平方向的空间分区；抽插式取样板为刚性薄板，用于对分区取样箱体的柱状区格做进一步的垂直划分，与分区取样箱体共同组成分区取样装置，划分的间距根据具体试验情况制定；预留插槽为插入抽插式取样板而预留，被预设在分区取样箱体柱状区格的侧面，其使抽插式取样板在水平方向贯穿取样箱体；
[0010]振动筛分装置，用于对各分隔区所取得样品进行振动筛分，以获取不同空间分隔区内碎屑材料的级配；包括筛分振动台和筛网组；其中筛分振动台是对堆积体各空间位置的碎屑级配筛分的试验平台；筛网组是为测定各空间位置碎屑级配的一组筛网，按照筛网尺寸从上到下依次减小进行设置，在筛分结束后，通过统计各筛网上的质量得到所测定区格碎屑材料的级配组成。
[0011]本专利技术可以用来研究在不同条件下碎屑流堆积体的粒径空间分布特性。通过起动连杆控制封闭球壳的开启，从而实现碎屑流的起动。当碎屑流运动停止后将在堆积区形成碎屑堆积体。通过分区取样装置对碎屑堆积体各空间位置的碎屑材料逐一取样，通过振动筛分装置对各空间位置的碎屑材料进行粒径级配分析，通过数据整理和综合分析得到在不同条件下碎屑流堆积体粒径级配的空间分布规律特性，进而可为实际工程中碎屑流堆积体物理力学参数的空间分布研究提供依据，为碎屑流堆积体的稳定性研究提供基础。
[0012]本专利技术与已有类似的技术相比，具有以下优点：
[0013]1.本试验系统利用分区取样装置在堆积区对碎屑材料进行水平和垂直方向的空间区域划分，能够最大限度的减少取样对堆积体碎屑材料的扰动，使试验结果更加准确可靠。
[0014]2.分区取样与振动筛分相配合的设计，使对碎屑堆积体各空间区域进行粒径级配分布分析提供了便利。
[0015]3.本试验装置中分区取样装置采用抽插式结构，使各空间区格内碎屑材料可逐一进行级配分析，可根据需要随时更换分区取样装置的规格，达到自由控制空间网格尺寸的目的。
[0016]4.本试验系统易于控制，操作简便，使用方便，可进行多次重复试验，以进一步进行堆积体碎屑粒径空间分布的统计分析。
[0017]5.本方法可以实现对碎屑流堆积体中碎屑粒径空间分布特性进行研究。试验中可根据需要设计碎屑流运动及堆积系统的尺寸，并选取对应的分区取样装置和振动筛分装置的尺寸规格进行试验，为研究碎屑流堆积体粒径空间分布特性提供新的试验方法。主要的创新之处在于采用分区取样装置实现对碎屑流堆积体各空间部位样品的有效取样，可有效减小取样操作对堆积体的扰动，进而确保对碎屑堆积体的粒径空间分布特性研究的准确性。
[0018]6.本方法得到的碎屑流堆积体粒径空间分布规律特性，可以为进一步研究碎屑流堆积体空间物理力学特性分布，以及堆积体的稳定性提供基础，也可为相关的理论与数值模拟的正确性提供验证依据，从而促进对碎屑流的深入研究。
[0019]7.本方法具有设计灵活、流程简单、操作简便、可重复性强、高效准确的优点。
附图说明
[0020]图1为试验系统的整体示意图；
[0021]图中：1曲面滑槽；2平滑过渡槽；3堆积区平板；4封闭球壳；5起动连杆；6分区取样箱体；7抽插式取样板；8预留插槽；9筛分振动台；10筛网组。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例及附图，对本专利技术测量碎屑流堆积体粒径空间分布的试验系统和测试方法进行具体的阐述说明。
[0023](1)首先，将根据试验要求所设计和制作的曲面滑槽1、平滑过渡槽2及堆积区平板3进行连接和固定(可配套固定的支架系统)，通过起动连杆5调整封闭球壳4的位置使封闭球壳与曲面滑槽紧密贴合；将满足设计级配的碎屑材料放置于封闭球壳和曲面滑槽间的封闭空间中；然后，通过起动连杆迅速开启封闭球壳释放碎屑材料，则碎屑材料将在重力作用下运动形成碎屑流，并在堆积区平板3上形成最终的碎屑流堆积体；
[0024](2)其次，将分区取样箱体6与堆积区对齐放置，实现对碎屑堆积体在水平方向上的空间分隔；然后，按照从下向上的顺序将抽插式取样板7插入预留在分区取样箱体侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于测试碎屑流堆积体粒径分布特性的试验系统，其特征在于，系统主要包括碎屑流运动和堆积系统、分区取样装置和振动筛分装置三个部分；碎屑流运动和堆积系统包括曲面滑槽(1)、平滑过渡槽(2)、堆积区平板(3)、封闭球壳(4)和起动连杆(5)；其中倾斜的曲面滑槽和平滑过渡槽的形态、长度和倾斜角度根据试验要求确定；在曲面滑槽(1)上端，放置有封闭球壳(4)，封闭球壳(4)与曲面滑槽(1)面紧密贴合，封闭球壳中放置试验碎屑材料；封闭球壳(4)与起动连杆(5)相连，通过迅速抬起起动连杆释放球壳中的碎屑材料，碎屑材料在重力的作用下沿曲面滑槽(1)做加速运动；平滑过渡槽(2)为平滑连接曲面滑槽(1)和堆积区平板(3)的过渡区域，该区域使碎屑流从加速区平稳运动到堆积区平板(3)上；堆积区平板(3)为碎屑流最终稳定堆积的区域；分区取样装置，用于在碎屑流堆积体形成后，将碎屑材料在水平和垂直方向上进行空间分隔取样；包括分区取样箱体(6)、抽插式取样板(7)和预留插槽(8)；所述的分区取样箱体(6)在水平方向设置为柱状的区格，实现对堆积体水平方向的空间分区；抽插式取样板(7)为刚性薄板，用于对分区取样箱体(6)的柱状区格做进一步的垂直划分，与分区取样箱体共同组成分区取样装置，划分的间距根据具体试验情况制定；预留插槽(8)为插入抽插式取样板(7)而预留，被预设在分区取样箱体(6)柱状区格的侧面，其使抽插式取样板在水平方向贯穿取样箱体；振动筛分装置，用于对各分隔区所取得样品进行振动筛分，以获取不同空间分隔区内碎屑材料的级配；包括筛分振动台(9)和筛网组(10)；其中筛分振动台(9)是对堆积体各空间位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊赟赟，刘莹，刘孝龙，李明，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：