【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种运动力学特征测量技术，特别是涉及一种测量泥石流磨蚀动力学相关物理变量的装置与方法，以及据其实现的泥石流防治工程磨蚀特征评估方法，属于地质灾害监测测量、利用机械应力测量材料强度特征、地质灾害防治。
技术介绍
1、泥石流是山区地带三大地质灾害之一，是山区地带环境治理与生态安全建设的重点防治对象。泥石流是一种典型的固-液两相流，包括固相指固体粗颗粒，液相主要是固体细颗粒与水的混合物。作为地质灾害，泥石流对环境的突出特点是堆积密度高、颗粒级配宽、颗粒粒径巨大、多相耦合以及强烈的破坏力。在山地区域，泥石流防治的技术思路是“稳、拦、排”，具体通过修筑各类泥石流防治工程加以实现。传统泥石流防治工程均是岩土类措施，即混凝土建筑物/构筑物。尽管近年的工程设计致力于将生态措施引入防治工程，与岩土措施相结合促进，但混凝土结构依然是各类防治工程的核心部。随着环境生态治理理念的兴起，以及纯岩土措施在运行中暴露出的部分缺陷。由此，各种泥石流防治工程中，混凝土部的稳定安全既是整个工程稳定安全的核心。
2、防治工程结构经常因泥石流中的粗颗粒的碰撞和滚动摩擦而受到磨蚀破坏，包括溢流坝、溢流渠衬砌、闸墩等在内的多类泥石流防治工程，在使用运行中都受到泥石流磨蚀破坏。其中以拦砂坝坝顶与排导槽的底部、侧墙等关键部位的磨蚀坡坏最受重视。评估岩土工程局部关键性部位，以及整个工程的泥石流磨蚀水平，对于确保工程结构的长期安全使用与性能维护至关重要，也对工程防护区域的安全至关重要。
3、构建泥石流防治工程磨蚀特征测量评估的有效手段是借助室
4、申请人开发的双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置及方法(zl2021109404941)能够在固-液耦合条件下准确模拟混凝土在泥石流磨蚀中的破坏，在磨蚀测试中得到的磨蚀形态与实际工程场景非常相似，解决了室内泥石流磨蚀测试的技术问题。然而，该技术在解决泥石流防治工程实际磨蚀破坏评估时，还有两个问题未解决。第一，测试装置不够完善。该装置采用的混凝土试块固定结构与操作，如预埋钢钉样本和表面钢丝固定方法，工序繁琐，影响试验过程的测试效率。并且，由于泥石流小颗粒会嵌入到样本与仪器中间，因而混凝土试块安装与取出非常困难，显著制约测试效率。再者，此外，预埋钢钉样本会增加样本制作的难度，而表面钢丝固定方法在磨蚀过程中，钢丝会受到泥石流的冲击而发生断裂。由于表面钢丝的阻挡作用，钢丝下的混凝土的磨蚀也会受到影响，影响测试精度。第二，该技术还没有解决从室内磨蚀测试数据分析到现场工程磨蚀特征评估之间的转换问题，也就是说，还没有解决实际防治工程磨蚀破坏程度现场评估的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种泥石流磨蚀测试技术及防治工程磨蚀破坏程度评估方法。
2、为实现上述目的，本专利技术首先以申请人的双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置(zl 2021109404941)为基础，提供一种改进设计的技术方案。
3、一种泥石流磨蚀测试装置，包括电机支撑底座、双轴电机、圆盘装置、试块盒组件；其特征在于：所述试块盒组件主体是试块盒，试块盒是敞口盒，盒底开孔，孔的外侧面固定环形件，环形件内孔有内螺纹且与孔对中；盒对侧壁对称开孔，孔的外侧面固定环形件，环形件内孔有内螺纹且与孔对中；固定件由外向内穿过试块盒侧壁上的环形件并与内孔螺纹连接，从相对方向固定试块盒中试块；占位件由外向内穿过试块盒底的环形件并与内孔螺纹连接；止头件可拆卸地连接在占位件的盒外部分，可阻止占位件向盒内旋进；试块盒组件还包括隔垫片，隔垫片衬铺在试块与试块盒之间。
4、上述改进型泥石流磨蚀测试装置是在原设计基础上，对试块盒组件(即原装置中试样盒24)做重新设计。原设计没有很好考虑磨蚀测试中混凝土试块安装与拆卸操作步骤，导致在实验测试中的两个步骤极为繁琐：一方面，试块制样时需要在试块特定位置预埋圆形钢钉，并须保证二钢钉水平且对中，否则试块安装进可能出现两端紧固受力不平衡，导致承磨面不平、磨蚀接触不良。这就要求专门制样模具。另一方面，磨蚀结果回收试块时，由于细小固体颗粒塞住盒内缝隙，拆卸试块的操作又只能硬性拉出，因而非常困难。为针对性解决原装置的上述缺陷，本专利技术对试块盒组件重新设计：针对缺陷一，本装置通过分析试块在磨蚀过程中的受力方向与大小，将固定试块的力由原方案的螺纹连接拉力改进为压力。由此则试块不需要预埋螺纹拉杆，从而简化试块结构及制样工艺。针对缺陷二，本装置在盒底设计操作孔，再利用占位件封口，保留盒底平整。回收拆卸试块时，螺杆从操作孔向盒对旋进，利用微小的螺旋推进，更容易将试块“顶出”试样盒。
5、上述改进型泥石流磨蚀测试装置对盒底操作孔与占位件的另一种方案是，没有阻止占位件螺旋推进的止头件，另有独立的拆样件；拆样件能够替换占位件与试样盒螺纹连接，拆样件能够比占位件向试样盒内旋进更长距离。
6、利用本专利技术上述改进型泥石流磨蚀测试装置，本专利技术还提供一种泥石流磨蚀测试方法，技术方案如下。
7、一种泥石流磨蚀测试方法，其特征在于：利用上述泥石流磨蚀测试装置实现，包括：
8、试块制样操作：根据磨蚀测试实验的设计试块特征参数预制符合试块盒规格的混凝土试块，标准养护到设计期龄；测量记录试块原始指标；
9、试块装样操作：取试块盒，安装占位件，占位件旋入至其前端头与试块盒底面齐平，限位占位件阻止其继续旋进，试块盒内底面衬铺隔垫片；放入试块，在试块与试块盒内壁间衬铺隔垫片；安装固定件，从两侧相向旋入固定试块；将试块盒安装在装置测试部上；
10、磨蚀材料制样装样操作：根据磨蚀测试实验的设计泥石流磨蚀料物理特征参数配制泥石流磨蚀料，装入圆盘装置；
11、磨蚀操作：根据磨蚀测试实验的设计泥石流磨蚀料运动特征参数调节电机工作参数，启动电机，达到磨蚀测试实验的设计磨蚀时间，关闭电机；
12、试块回收操作：自测试部拆卸试块盒，退出固定件，取出试块四周隔垫片，拆除占位件限位并继续向试块盒内旋进占位件至试块被顶起，或者用拆样件替换占位件并向试块盒内旋进至试块被顶起，取出试块，按标准操作回收处理；
13、磨蚀数据采集操作：测量记录试块磨蚀后指标；
14、泥石流磨蚀特性分析：综合试块原始指标值、磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.泥石流磨蚀测试装置，包括电机支撑底座、双轴电机、圆盘装置、试块盒组件(1)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：没有止头件(14)；有独立的拆样件(15)，拆样件(15)能够替换占位件(13)与试样盒(11)螺纹连接，拆样件(15)能够比占位件(13)向试样盒(11)内旋进更长距离。
3.根据权利要求2所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：所述环形件(112)是螺母，所述固定件(12)、占位件(13)、拆样件(15)均是螺栓。
4.根据权利要求3所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：所述占位件(13)螺栓的螺杆长度L13等于安装位环形件(112)螺母厚度，拆样件(15)螺栓的螺杆长度L14等于安装位环形件(112)螺母厚度与试块(2)厚度之和。
5.泥石流磨蚀测试方法，其特征在于：利用权利要求1～4任一所述泥石流磨蚀测试装置实现，包括：
6.根据权利要求5所述磨蚀测试方法，其特征在于：所述磨蚀材料制样装样操作中，配制泥石流磨蚀料的原料包括磨蚀颗粒、土壤、水，依式1～式5计算三种原料用量，<...
【技术特征摘要】
1.泥石流磨蚀测试装置，包括电机支撑底座、双轴电机、圆盘装置、试块盒组件(1)；其特征在于：
2.根据权利要求1所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：没有止头件(14)；有独立的拆样件(15)，拆样件(15)能够替换占位件(13)与试样盒(11)螺纹连接，拆样件(15)能够比占位件(13)向试样盒(11)内旋进更长距离。
3.根据权利要求2所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：所述环形件(112)是螺母，所述固定件(12)、占位件(13)、拆样件(15)均是螺栓。
4.根据权利要求3所述泥石流磨蚀测试装置，其特征在于：所述占位件(13)螺栓的螺杆长度l13等于安装位环形件(112)螺母厚度，拆样件(15)螺栓的螺杆长度l14等于安装位环形件(112)螺母厚度与试块(2)厚度之和。
5.泥石流磨蚀测试方法，其特征在于：利用权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴帆，陈晓清，陈剑刚，赵万玉，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。