[发明专利]碎屑流模型试验方法

说明书

本发明公开了一种碎屑流模型试验方法，用于进行碎屑流模型试验，涉及土木工程岩土技术领域。该碎屑流模型试验方法包括，准备步骤：翻板将碎屑流滑槽分隔为堆放区域和滑落区域，堆放区域放置有碎屑流模型。试验步骤：开启土工离心机，土工离心机带动碎屑流滑槽装置及碎屑流模型旋转，使土工离心机加速旋转至离心加速度为ng，则碎屑流模型产生的应力σ_m与碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过控制组件控制其中一个协调运动组件运动，使堆放区域的碎屑流模型滑落。拍照记录步骤：相机组件对碎屑流模型滑落过程进行即时拍照。本发明克服常规土工物理模型试验不能重现原型重力场的局限，突破碎屑流规模尺寸效应限制，提供了一种新的试验思路。

技术领域

本发明涉及土木工程岩土技术领域，具体而言，涉及一种碎屑流模型试验方法。

背景技术

我国是一个地质灾害发生十分频繁且灾害损失极为严重的国家，尤其在西部山区，因全球气候变化所导致的天气系统紊乱和局地强降雨，以及愈来愈剧烈的人类工程活动，致使我国地质灾害频繁发生。

高速远程滑坡不仅自身失稳后影响范围广，其在脱离母岩后形成的远程“崩→滑→流”复合灾害地质体，可以运动异常远的距离并带来毁灭性破坏和重大人员伤亡，且高速远程滑坡碎屑流具有明显的“规模尺寸效应”，即只有当滑坡体积大于10⁶m³时，碎屑流的运动才具有明显的流态化特征，当滑坡体积小于该阈值时，碎屑物质没有明显的流态化特征。

综上所述，如何进行小规模的模型试验是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碎屑流模型试验方法，通过土工离心机为碎屑流模型提供超重力环境场，碎屑流模型尺寸为碎屑流原型的1/n倍，能克服常规土工物理模型试验不能重现原型重力场的局限，突破碎屑流规模尺寸效应限制，能够在实验室中相对较真实地模拟碎屑流运动堆积的过程，最大程度的逼近滑坡原型，展示出流态化特征。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种碎屑流模型试验方法，使用碎屑流模型对碎屑流原型进行模拟试验，其特征在于，所述碎屑流模型试验方法使用碎屑流模型试验系统进行试验；

所述碎屑流模型试验系统包括土工离心机、相机组件以及碎屑流滑槽装置，所述碎屑流滑槽装置固定设置于所述土工离心机中，所述碎屑流滑槽装置包括滑槽机构和翻板控制机构，所述滑槽机构包括至少一个碎屑流滑槽，所述翻板控制机构包括控制组件和至少一个协调运动组件，每个所述协调运动组件包括旋转轴、翻板以及控制板，所述翻板和所述控制板一一对应的固定设置于所述旋转轴，所述旋转轴可转动的设置于所述滑槽机构；

所述碎屑流模型试验方法包括：

准备步骤：所述翻板将所述碎屑流滑槽分隔为堆放区域和滑落区域，所述堆放区域内放置有碎屑流模型；

试验步骤：开启土工离心机，所述土工离心机带动所述碎屑流滑槽装置及所述碎屑流模型加速旋转，并使所述土工离心机加速旋转至离心加速度为ng，使得所述碎屑流模型处于离心加速度场中所产生的自重应力σ_m与所述碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过所述控制组件控制其中一个所述协调运动组件中的所述控制板、所述旋转轴以及所述翻板绕所述旋转轴的轴线同步转动，所述堆放区域的所述碎屑流模型滑落；

拍照记录步骤：相机组件对所述碎屑流滑槽中的所述碎屑流模型滑落过程进行即时拍照；

其中：σ_m为缩小后的碎屑流模型的自重应力，σ_p为缩小前的碎屑流原型的自重应力，n为碎屑流原型与缩小后的碎屑流模型的几何尺寸比，g为重力加速度，g＝9.8m/s²。

另外，根据本发明的实施例提供的，还可以具有如下附加的技术特征：