[发明专利]滑坡碎屑流冲击承灾体的模型试验装置和试验方法

说明书

本发明公开了一种滑坡碎屑流冲击承灾体的模型试验装置和试验方法，装置包括传动控制装置、固定钢架、承灾体支撑板、楔形体支架板、滑坡碎屑流前缘楔形体模型、承灾体模型和测试记录装置。制作滑坡碎屑流楔形体和承灾体模型，液压千斤顶用于调节楔形体坡度，并起到支撑作用。装置与常规斜槽模拟滑坡碎屑流冲击承灾体试验相反，根据物体间相互作用力大小相等的原理，通过传动控制装置驱动承灾体模型冲击滑坡碎屑流前缘楔形体模型。本发明结构简单，易于操作，方便布置传感器和数据采集；能有效控制滑坡碎屑流前缘楔形体形态参数、颗粒粒径组成和分布、孔隙参数等；能开展不同楔形体坡度、冲击速度和冲击方向等参数下滑坡碎屑流冲击承灾体模型试验。

技术领域

本发明涉及滑坡承灾体模拟技术领域，特别涉及一种滑坡碎屑流冲击承灾体的模型试验装置和试验方法。

背景技术

滑坡是一类常见的地质灾害，其运动形成的碎屑流灾害常导致山区建筑、桥梁及防护工程等承灾体损毁，造成严重的人员伤亡和财产损失、道路中断等灾害后果。滑坡碎屑流对建筑、桥梁及防护工程等承灾体的冲击作用、岩土体运动作用于承灾体的力学效应是研究滑坡碎屑流防灾减灾机制的重要技术手段和方法，可为山区建筑规划、桥梁及防护工程的设计与建造、人员安全保障等提供技术参考和科学依据。

研究滑坡碎屑流与承灾体之间冲击作用的主要方法有：现场勘察、理论分析、数值模拟和模型试验。其中，模型试验能较好地模拟滑坡碎屑流对承灾体的破坏情况，可以较为客观地反映承灾体受冲击的破坏模式、破坏程度和破坏全过程，在实验室内便可完成，减少人力、物力和财力的投入，同时模型试验中的参数取值和试验结果能为后续的理论分析和数值模拟提供数据基础和参照对比。目前有关滑坡的模型试验主要是研究滑坡碎屑流运动过程、运动特性和运动机理，而分析承灾体的防灾减灾机制，需要考虑滑坡碎屑流对承灾体的冲击作用，开展承灾体模型与滑坡碎屑流楔形体冲击作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特性等方面的研究。

为揭示滑坡碎屑流对承灾体的致灾机理，常规的试验方案采用高位释放试验物料，在下部布置承灾体开展试验。试验方案存在以下不足：(1)真实滑坡碎屑流灾害的规模与承灾体存在几个数量级的差异，采用一致的相似比模型试验存在困难；(2)这些滑坡碎屑流灾害都具有高速冲击特征，为获得岩土体高速运动，模型试验需要尽可能增加物料的原始高度和模型尺寸，试验难度大；(3)岩土体作用承灾体时的形态参数、颗粒粒径组成和分布、孔隙参数等因素对冲击机制具有重要影响，常规试验方案不能有效控制岩土体的这些参数。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种滑坡碎屑流冲击承灾体的模型试验装置。与常规斜槽模拟滑坡碎屑流冲击承灾体试验相反，根据物体间相互作用力大小相等的原理，通过传动控制装置驱动承灾体模型冲击滑坡碎屑流前缘楔形体模型。其应用时，系统安装方便、快捷，易于操作，可以有效控制滑坡碎屑流前缘楔形体形态参数、颗粒粒径组成和分布、孔隙参数，能开展不同楔形体坡度、不同冲击速度、不同冲击方向参数下滑坡碎屑流冲击承灾体模型试验。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种滑坡碎屑流冲击承灾体的模型试验装置，包括：传动控制装置、固定钢架1、承灾体支撑板2、楔形体支架板3、滑坡碎屑流楔形体模型4、承灾体模型5。

所述传动控制装置由主动滑轮6、从动滑轮7、驱动电机8、变速器9、驱动链条10、合页型推板11、滑轨12组成；

所述固定钢架1由不锈钢空心矩管焊接而成，固定钢架1上安装承灾体支撑板2、主动滑轮6、从动滑轮7、驱动电机8和变速器9，驱动电机8和变速器9带动主动滑轮6与从动滑轮7，从而带动连在主动滑轮6和从动滑轮7上的驱动链条10，驱动链条10上固定合页型推板11，承灾体模型5下表面安装滚轮18，承灾体支撑板2安装在固定钢架1上，滑轨12安装在承灾体支撑板2上，滚轮18安装在滑轨12上与滑轨滑动配合；

固定合页型推板11安装在驱动链条10上，固定合页型推板11与承灾体模型5接触，能够推动承灾体模型5沿着滑轨12滑动；