[发明专利]一种适用于高超重力环境的泥石流实验装置

说明书

本发明涉及泥石流模拟试验技术，旨在提供一种适用于高超重力环境的泥石流实验装置。该装置包括由活动滑槽与固定滑槽铰接而成的双折滑槽，在活动滑槽上设有模型保持‑释放装置和搅拌装置；前者包括固定底板、固定侧板、电磁铁、固定金属块、门轴、闸门板和电磁铁吸合板；搅拌装置位于活动滑槽端板与模型保持‑释放装置之间且靠近后者。本装置能够在300g重力场下正常有效的工作，相较于一般常重力场的试验，能够以更小的模型，更短的时间再现自然界中原型的物理现象；通过坡高和倾角的调节装置，可以试验在不同倾角下泥石流滑动的模拟；相较于传统泥石流模拟实验装置的泥石流混合物释放方式，本装置的泥石流混合物释放方式具有简单，快速的优势。

技术领域

本发明涉及泥石流模拟试验技术，特别是涉及一种适用于高超重力环境的泥石流实验装置。

背景技术

泥石流是一种危害性极强的山区地质灾害，大型山区泥石流的流动过程中的动力学性质和流态转化的过程是泥石流灾害领域的热点研究方向。为了能重现自然界中发生的泥石流灾害，需要进行模型试验。现有的实验装置一般仅能进行常重力下的泥石流模拟。在模型尺寸与原型尺寸差距较大时，试验模拟结果仅能定性分析泥石流灾变过程。

较为有效的模型试验方法是利用超重力，利用超重力离心机产生的离心加速度，在模型上再现原重力场，具有缩尺效应和缩时效应。现阶段利用超重力离心机模拟泥石流滑过程的有新西兰坎特伯雷大学鼓式离心机试验(Bowman等)、香港科技大学超重力试验机模拟试验(Song等)。但是这些试验都存在泥石流方量小或释放方式造成的能力损失的问题，无法在短距离范围内模拟中大型泥石流长距离流滑的现象，难以较好的处理泥石流释放方式，且不能在300g超重力下(即高超重力环境，g为重力加速度)工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种适用于高超重力环境的泥石流实验装置。

为解决技术问题，本发明解决方案是：

提供一种适用于高超重力环境的泥石流实验装置，包括用于盛放泥石流混合物的滑槽；该滑槽是由活动滑槽与固定滑槽铰接而成的双折滑槽，活动滑槽的宽度小于固定滑槽，在活动滑槽的下方设有坡高和倾角调节装置；活动滑槽是由活动滑槽底板、两个活动滑槽侧板和一个活动滑槽端板围合而成的半包围结构，两个活动滑槽侧板的长度大于活动滑槽底板且通过铰接装置安装在固定滑槽的端部；固定滑槽是一个顶部敞开的箱型结构，其用于安装活动滑槽的端部的上缘被斜向切除，使得活动滑槽能绕铰接装置转动而不会被阻挡；

在活动滑槽上设有模型保持-释放装置和搅拌装置；模型保持-释放装置包括固定底板、固定侧板、电磁铁、固定金属块、门轴、闸门板和电磁铁吸合板；电磁铁有两个，对称布置在活动滑槽侧板的外部，门轴垂直安装在两个活动滑槽侧板上；门轴上固定设有闸门板和电磁铁吸合板，两者之间保留的间隙用于装入活动滑槽侧板且使闸门板能自由开启；所述搅拌装置包括圆柱状转轴，转轴上设置多个扇叶；搅拌装置位于活动滑槽端板与模型保持-释放装置之间且靠近后者。

本发明中，所述坡高和倾角调节装置包括连接板和多个垫块；连接板具有水平方向的底面，底部固定在垫的顶面，其上侧表面固定在模型保持与释放装置的固定底板下方。

本发明中，在被斜向切除的固定滑槽端部的上缘与侧板连接处，具有直线边缘或圆弧边缘。

本发明中，在模型保持-释放装置中，两个固定侧板垂直设于固定底板上，活动滑槽嵌入在两个固定侧板之间；活动滑槽的底部与固定底板贴合安装，活动滑槽侧板与固定侧板贴合安装；所述电磁铁装在固定侧板和铁质的电磁铁吸合板之间。

本发明中，所述门轴两端分别通过固定金属块安装在活动滑槽侧板上；固定金属块上设相互垂直的圆柱形孔洞和矩形槽，并通过矩形槽固定安装在活动滑槽侧板上缘。