一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，属于岩土工程及山地灾害技术领域。该实验装置包括泥石流浆体制备装置、支撑装置、泥石流浆体盛放与提升装置、沟槽装置、淤积回收装置。泥石流浆体制备装置可以制备不同含水率的泥石流浆体，泥石流浆体盛放与提升装置用于盛放和提升释放泥石流，沟槽装置可以模拟不同沟道坡度、不同弯道角度的工况，淤积回收装置可以模拟泥石流的冲淤过程，实验结束后水砂分离器可将水砂进行分离循环使用。本发明专利技术通过各装置间的配合可以完成不同含水率的泥石流浆体在不同沟道坡度、不同弯道角度条件下的演进过程，并通过人工和自动化设备监测记录泥石流的冲击、运动和淤积等参数的采集。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置
本专利技术涉及一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，主要用于沟道型泥石流、尾矿坝或土石坝溃坝型泥石流演进特性实验研究，属于岩土工程及山地灾害

技术介绍
泥石流是一种突发性的地质灾害，几乎在世界上所有的山区都有可能发生，是山区最严重的自然灾害之一，遍及全球50多个国家。我国是一个多山的国家，山地面积广阔，又多处于季风气候区，是受泥石流危害最重的国家之一。泥石流的破坏性表现在其运动过程中巨大的冲击力和大幅度的淤埋，它能摧毁城镇、村庄、厂矿企业，埋没农田、森林，堵塞江河，破坏交通实施和引发其他次生灾害，对下游居民生命财产安全和生态环境造成巨大的威胁。泥石流的形成需具备物源、水源、地形地貌三大条件。除山区自然形成的泥石流外，人工修筑的尾矿坝、土石坝也具备形成泥石流三大条件：尾矿库中大量排放的尾矿、土石坝的坝体和坝内淤积的泥沙为泥石流形成提供了的物源条件；尾矿库内积水、土石坝坝内蓄水为泥石流的形成提供水源条件；尾矿库、土石坝高大的坝体形成巨大高差为泥石流形成提供地形地貌条件。尾矿坝、土石坝多为散体材料构筑自身稳定性差，在突发暴雨、山洪或地震等极端条件下极易诱发尾矿坝或土石坝溃坝形成溃坝泥石流。影响泥石流演进特性的因素较多，可以简单的分为内部因素和边界条件两大类。内部因素主要指泥石流的含水率，泥石流是水和泥沙、石块组成的固-液两相流，含水率对泥石流演进过程中流态特征影响极大。颗粒物质含量少的稀性泥石流含水率高，其粘度小、浮托力弱，呈多相不等速紊流运动特征，流向不固定易，改道漫流；颗粒物质含量多的粘性泥石流含水率低，其粘度大、浮托力强，具有等速整体运动特征，流路集中不易分散。边界条件主要指：沟道长、沟道坡度、弯道角度、和初始条件泥石流流量等，对泥石流流速、流量、直进性和爬高性、冲击力、淤积幅度等演进特性有着重要影响。因此，系统开展不同含水率的泥石流在不同边界条件下演进特性实验，对了解泥石流运动与淤积规律、泥石流灾害防治和泥石流灾害评价具有重要的意义。泥石流演进特性实验研究主要通过沟槽模型来实现。目前，关于泥石流的沟槽实验装置，主要是研究泥石流启动和运动特性的装置，只能进行简单条件下的泥石流演进特性实验研究。沟道坡度作为边界条件关键部分对泥石流演进特性有着重要的影响，现有实验装置大多为固定不可变坡模型，少数具有一定变坡功能的泥石流实验设备主要通过液压支架来实现变坡，液压支架在变坡过程中难以实现快捷、精准变坡，坡度过高时甚至有倾倒危险。此外，现有实验装置还存在弯道多为固定角度弯道，考虑情况单一；对于泥石流演进特性参数多集中在多泥石流流速与冲击力的监测，忽略了泥石流淤积特性的监测，往往将泥石流的冲淤过程割裂开研究；对于泥石流整个演进过程中泥石流含水率、沟道角度、弯道角度、断面变化耦合作用的研究涉及较少的问题。因此对泥石流演进特性的实验模型应考虑便捷性、多功能、系统一体性和可操作性。
技术实现思路
针对现有泥石流实验装置的不足，本专利技术提供了一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，该装置可以模拟不同含水率的泥石流浆体在不同沟道坡度、不同弯道角度条件下的演进过程，并通过人工和自动化设备监测记录泥石流的冲击、运动和淤积等参数，进而实现对不同条件下泥石流演进特性的研究。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，包括泥石流浆体制备装置、支撑装置、泥石流浆体盛放与提升装置、沟槽装置、淤积回收装置；所述泥石流浆体制备装置的出浆口位于泥石流浆体盛放与提升装置中泥石流盛放槽16的上方，泥石流浆体盛放与提升装置可升安装在支撑装置上，泥石流盛放槽16与沟槽装置前端连接，沟槽装置末端与淤积回收装置连接；沟槽装置包括自前而后依次连接的变坡沟槽30、水平滑动沟槽48、弯道沟槽装置53。具体地，所述泥石流浆体制备装置包括水箱1、抽水泵2、供水阀门3、水管Ⅰ4、电磁流量计5、水管Ⅱ6、搅拌机传动杆7、搅拌叶片8、搅拌机9、搅拌机支撑柱10、搅拌电机支架11、搅拌电机12、泥石流浆体排放阀门13、泥石流浆体排放管14、附加排放管67。搅拌机9位于水管Ⅱ6出水口下方，水箱1中蓄水依次通过水管Ⅰ4、水管Ⅱ6被抽入搅拌机9中，水管上设有供水阀门3和电磁流量计5，搅拌机9底部设有三个搅拌机支撑柱10固定支撑，搅拌电机12由搅拌电机支架11固定于搅拌机9底部，搅拌电机12上连有搅拌机传动杆7并伸入搅拌机9内与搅拌叶片8相连，搅拌机9底部设有泥石流浆体排放阀门13，泥石流浆体排放管14一端与附加排放管67连接另一端与泥石流浆体排放阀门13连接。具体地，所述支撑装置包括下部水平横梁17、上部水平横梁18、支撑立柱21、提升高度标尺35、连杆支座37。四个支撑立柱21顶端与四个上部水平横梁18相互垂直连接，四个支撑立柱21下部与四个下部水平横梁17相互垂直连接。优选地，与所述沟槽装置相接触的两个支撑立柱21上设有提升高度标尺35和连杆支座37。具体地，所述泥石流浆体盛放与提升装置还包括盛放槽吊耳15、起重电机19、柔性钢绳Ⅰ20、闸门提升电机22、滑轮支架23、电机传动杆24、滑轮25、传动杆支座26、柔性钢绳Ⅱ27、闸门吊耳28、闸门29。所述上部水平横梁18上设有四个起重电机19和一个闸门提升电机22，闸门提升电机22上连有电机传动杆24，电机传动杆24末端连接在传动杆支座26上，泥石流盛放槽16两侧分别设有两个盛放槽吊耳15，闸门29顶部设有两个闸门吊耳28，柔性钢绳Ⅰ20一端绕于起重电机19另一端连接盛放槽吊耳15，柔性钢绳Ⅱ27一端绕于电机传动杆24另一端水平绕过滑轮25竖直向下连接闸门吊耳28，滑轮支架23下部连接上部水平横梁18上部固定滑轮25，闸门29的两侧与泥石流盛放槽16末端的两侧接触。具体地，所述的沟槽装置还包括测速仪支架Ⅰ31、超声波测速仪Ⅰ32、冲击力传感器Ⅰ33、沟槽刻度线Ⅰ34、连接杆轴Ⅰ36、玻璃挡板Ⅰ38、沟槽底板Ⅰ39、连接轴杆Ⅱ40、玻璃挡板Ⅱ41、沟槽底板Ⅱ42、移动支柱43、测速仪支架Ⅱ44、超声波测速仪Ⅱ45、冲击力传感器Ⅱ46、沟槽刻度线Ⅱ47、滚轮68；所述变坡沟槽30的沟槽底板Ⅰ39两侧设有玻璃挡板Ⅰ38，玻璃挡板Ⅰ38前端与泥石流盛放槽16的两侧接触，玻璃挡板Ⅰ38上设有冲击力传感器Ⅰ33、沟槽刻度线Ⅰ34，测速仪支架Ⅰ31上设有超声波测速仪Ⅰ32，并通过紧固螺栓71将测速仪支架Ⅰ31固定在沟槽底板Ⅰ39上，变坡沟槽30底部通过连接杆轴Ⅰ36与泥石流盛放槽16底部连接，所述水平滑动沟槽48的沟槽底板Ⅱ42两侧设有玻璃挡板Ⅱ41，玻璃挡板Ⅱ41上设有冲击力传感器Ⅱ46、沟槽刻度线Ⅱ47，测速仪支架Ⅱ44上设有超声波测速仪Ⅱ45，并通过紧固螺栓71将测速仪支架Ⅱ44固定在沟槽底板Ⅱ42上，沟槽底板Ⅱ42底部四角分别设有一个移动支柱43，移动支柱43下端设有两个滚轮68，水平滑动沟槽48通过连接杆轴Ⅱ40与变坡沟槽30连接，弯道沟槽装置53前端与水平滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：包括泥石流浆体制备装置、支撑装置、泥石流浆体盛放与提升装置、沟槽装置、淤积回收装置；/n所述泥石流浆体制备装置的出浆口位于泥石流浆体盛放与提升装置中泥石流盛放槽(16)的上方，泥石流浆体盛放与提升装置安装在支撑装置上，泥石流盛放槽(16)与沟槽装置前端连接，沟槽装置末端与淤积回收装置连接；沟槽装置包括自前而后依次连接的变坡沟槽(30)、水平滑动沟槽(48)、弯道沟槽装置(53)。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：包括泥石流浆体制备装置、支撑装置、泥石流浆体盛放与提升装置、沟槽装置、淤积回收装置；
所述泥石流浆体制备装置的出浆口位于泥石流浆体盛放与提升装置中泥石流盛放槽(16)的上方，泥石流浆体盛放与提升装置安装在支撑装置上，泥石流盛放槽(16)与沟槽装置前端连接，沟槽装置末端与淤积回收装置连接；沟槽装置包括自前而后依次连接的变坡沟槽(30)、水平滑动沟槽(48)、弯道沟槽装置(53)。


2.根据权利要求1所述的模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：所述的泥石流浆体制备装置包括水箱(1)、抽水泵(2)、供水阀门(3)、水管Ⅰ(4)、电磁流量计(5)、水管Ⅱ(6)、搅拌机传动杆(7)、搅拌叶片(8)、搅拌机(9)、搅拌机支撑柱(10)、搅拌电机支架(11)、搅拌电机(12)、泥石流浆体排放阀门(13)、泥石流浆体排放管(14)、附加排放管(67)，水箱(1)外接抽水泵(2)，抽水泵(2)另一端连接供水阀门(3)，水管Ⅰ(4)与水管Ⅱ(6)之间设有电磁流量计(5)，搅拌机(9)底部设有三个搅拌机支撑柱(10)固定支撑，搅拌电机(12)由搅拌电机支架(11)固定于搅拌机(9)底部，搅拌电机(12)上的搅拌机传动杆(7)伸入搅拌机(9)内与搅拌叶片(8)相连，在搅拌机(9)底部设有泥石流浆体排放阀门(13)，泥石流浆体排放管(14)一端与附加排放管(67)连接另一端与泥石流浆体排放阀门(13)连接。


3.根据权利要求1所述的模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：所述的支撑装置包括下部水平横梁(17)、上部水平横梁(18)、支撑立柱(21)、提升高度标尺(35)、连杆支座(37)；四个支撑立柱(21)顶端与四个上部水平横梁(18)相互垂直连接，四个支撑立柱(21)下部与四个下部水平横梁(17)相互垂直连接。


4.根据权利要求3所述的模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：所述的与沟槽装置相接触的两个支撑立柱(21)上设有提升高度标尺(35)和连杆支座(37)。


5.根据权利要求3所述的模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：所述的泥石流浆体盛放与提升装置还包括盛放槽吊耳(15)、起重电机(19)、柔性钢绳Ⅰ(20)、闸门提升电机(22)、滑轮支架(23)、电机传动杆(24)、滑轮(25)、传动杆支座(26)、柔性钢绳Ⅱ(27)、闸门吊耳(28)、闸门(29)；所述上部水平横梁(18)上设有四个起重电机(19)和一个闸门提升电机(22)，闸门提升电机(22)上连有电机传动杆(24)，电机传动杆(24)末端连接在传动杆支座(26)上，泥石流盛放槽(16)两侧分别设有两个盛放槽吊耳(15)，闸门(29)顶部设有两个闸门吊耳(28)，柔性钢绳Ⅰ(20)一端绕于起重电机(19)，另一端连接盛放槽吊耳(15)，柔性钢绳Ⅱ(27)一端绕于电机传动杆(24)另一端水平绕过滑轮(25)竖直向下连接闸门吊耳(28)，滑轮支架(23)下部连接上部水平横梁(18)上部固定滑轮(25)，闸门(29)的两侧与泥石流盛放槽(16)末端的两侧接触。


6.根据权利要求1所述的模拟复杂条件下泥石流演进过程的新型实验装置，其特征在于：所述的沟槽装置还包括测速仪支架Ⅰ(31)、超声波测速仪Ⅰ(32)、冲击力传感器Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文连，眭素刚，胡航，王光进，樊亚红，
申请(专利权)人：中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53