[發(fā)明專利]一種三維任意形態(tài)的泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011181513.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112304566B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉傳正;陳興長
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 成都中璽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51233
• 代理人: 周萍;邢偉

本發(fā)明提供了一種三維任意形態(tài)的泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法，所述泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括支撐裝置、模型箱、多個(gè)模型柱體、柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置、地表物料鋪設(shè)裝置、泥石流存貯箱以及廢料收集池，其中，模型箱安裝在支撐裝置中；多個(gè)模型柱體固定安裝在模型箱中；柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置位于模型箱的底部并能夠定位并改變模型柱體的高度以形成溝槽地形模型；地表物料鋪設(shè)裝置位于支撐裝置頂部并能夠?qū)⒛M溝槽地表的物料覆蓋在模型柱體上表面；泥石流存貯箱和廢料收集池分別設(shè)置在溝槽地形模型的上游和下游。本發(fā)明能夠根據(jù)實(shí)際泥石流地形特征，自動(dòng)生成具有復(fù)雜三維地形的泥石流縮尺模型，有利于開展泥石流相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)研究工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及泥石流模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體來講，涉及一種三維任意形態(tài)的泥石流溝槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

泥石流為一種能量大、破壞力極強(qiáng)自然災(zāi)害。研究泥石流的啟動(dòng)機(jī)理、運(yùn)動(dòng)屬性與淤積性質(zhì)具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。通常泥石流的實(shí)驗(yàn)研究主要包含了現(xiàn)場調(diào)查、原位實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)物理模型實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)等。

發(fā)明人經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的泥石流實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途荒苡行У哪M不同復(fù)雜情況下的泥石流產(chǎn)生過程。原位實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)雖較為合理可靠，但耗費(fèi)大、實(shí)驗(yàn)周期長、環(huán)境條件還原難度高。而室內(nèi)物理模型實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谝欢ǔ潭壬线€原和模擬了不同條件下的泥石流產(chǎn)生過程，但因受條件限制，通常是以傾斜槽為主的一維或二維實(shí)驗(yàn)?zāi)M，這類實(shí)驗(yàn)往往忽略了原始地形和地質(zhì)的復(fù)雜條件，僅能夠?qū)μ囟ㄇ闆r的泥石流問題進(jìn)行模擬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項(xiàng)。例如，本發(fā)明的目的之一在于針對實(shí)際泥石流地形特征和研究需求設(shè)計(jì)一種三維任意形態(tài)的泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種三維任意形態(tài)的泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述泥石流溝槽模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括支撐裝置、模型箱、多個(gè)模型柱體、柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置、地表物料鋪設(shè)裝置、泥石流存貯箱以及廢料收集池，其中，所述支撐裝置具有框架結(jié)構(gòu)；所述模型箱固定安裝在框架結(jié)構(gòu)的中部；所述多個(gè)模型柱體中的每個(gè)模型柱體均包括底座和設(shè)置在底座上且能夠相對底座沿高度方向上升或下降的升降桿，所述多個(gè)模型柱體通過各自的底座固定在模型箱中，且所述多個(gè)模型柱體的升降桿以彼此相鄰且平行的方式設(shè)置，以形成上表面呈臺(tái)階形的溝槽地形模型；所述柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在框架結(jié)構(gòu)的下部，并能夠定位所述多個(gè)模型柱體中的至少一部分且能夠使所定位的模型柱體的升降桿上升或下降至預(yù)定高度；所述地表物料鋪設(shè)裝置設(shè)置在框架結(jié)構(gòu)的頂部，并能夠定位至少一部分模型柱體且能夠根據(jù)各個(gè)模型柱體的地表狀況需求將模擬泥石流溝槽地表的物料覆蓋在對應(yīng)的模型柱體頂部；所述泥石流存貯箱設(shè)置在溝槽地形模型的上游，所述泥石流存貯箱中裝有泥石流漿體；所述廢料收集池放置在溝槽地形模型的下游。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述升降桿可包括套殼、升降管和螺桿，其中，所述螺桿能夠與所述柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置配合，所述升降管套裝在螺桿上并能夠在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生相對于螺桿的上升或下降運(yùn)動(dòng)，所述套殼套裝在所述升降管的頂部，且為橫截面平均直徑為2～16cm的正多邊形柱體。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述升降管下部的內(nèi)壁上可設(shè)有與所述螺桿相匹配的螺紋，所述螺桿底部可設(shè)有凸環(huán)，所述底座的內(nèi)壁可設(shè)有凹環(huán)，所述凸環(huán)和所述凹環(huán)的尺寸相互匹配。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述底座的外表面可設(shè)置有固定卯榫，相鄰兩個(gè)底座上的固定卯榫的形狀和尺寸相互匹配，以實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)模型柱體通過各自的底座固定在模型箱中。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述柱體定位及高度調(diào)節(jié)裝置可包括平面定位機(jī)構(gòu)和自動(dòng)扳手，所述平面定位機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒆詣?dòng)扳手移動(dòng)和定位至對應(yīng)的模型柱體的下方，所述自動(dòng)扳手能夠向所述升降桿提供上升或下降的動(dòng)力。