本發明屬于地質實驗技術領域，具體為泥石流模擬試驗裝置及其試驗方法。

背景技術：

在我國西南山區，雨季頻繁爆發的泥石流災害造成了重大的人員傷害和財產損失，因此對于泥石流的研究尤為迫切。泥石流災害有著突發且歷時短的特點，研究人員難以進行現場研究，因而設計針對性的室內模擬試驗裝置，以進行不同工況下室內模擬試驗便成了研究人員共同努力的目標。當前對于泥石流模擬試驗裝置的考慮主要集中在泥石流形成區、流通區的長度、寬度和傾斜度，溝道物源物理參數以及堆積區交匯角度等。這些試驗裝置一定程度上還原和模擬了不同條件下的泥石流災害情況，但其只能模擬泥石流溝道內側的靜態物源，而真實條件下，參與泥石流災害的物源還包含溝道兩側崩滑物源、坡面物源等。

技術實現要素：

本發明所要解決的問題是提供一種能夠動態模擬泥石流溝道兩側崩滑物源、坡面物源等，為泥石流災害成因、防治研究提供更為可靠的試驗支持。

具體技術方案為：

泥石流模擬試驗裝置，包括工作臺基架、升降漏斗、第一攪拌機、第二攪拌機、第一喇叭狀固定漏斗、第二喇叭狀固定漏斗、主溝上游溝槽、支溝溝槽、下游溝槽、堆積平臺、尾料池、降雨裝置；

所述的工作臺基架由自上而下四級橫板和固定于地基上的縱板組成構成，其中自上而下橫板依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級；所述降雨裝置固定于I級橫板，用于模擬降雨條件；

所述升降漏斗與傳送帶通過的定滑輪連接；所述第二攪拌機、第一攪拌機、分別固定于Ⅱ和Ⅳ級橫板；第二攪拌機、第一攪拌機的出料口分別對接第二喇叭狀固定漏斗、第一喇叭狀固定漏斗；所述主溝上游溝槽一端口與溝槽匯入口段連接，另一端與第二喇叭狀固定漏斗出料口連接；所述溝槽匯入口段還連接支溝溝槽、下游溝槽；所述支溝溝槽另一端與第一喇叭狀固定漏斗出料口連接；所述下溝溝槽另一端與堆積平臺連接。

所述堆積平臺底部有抽拉式底板，底板下為尾料池。

所述主溝上游溝槽、支溝溝槽、下游溝槽的溝槽底部交錯相對設置有交錯型齒檻在，溝槽兩側安裝有軌道，軌道上安裝有可移動式物源箱，所述的可移動式物源箱的開口面向溝槽。

所述樓梯與樓梯轉角平臺連接；所述第二喇叭狀固定漏斗、第一喇叭狀固定漏斗分別固定于Ⅲ級橫板以及固定于樓梯轉角平臺；所述直梯底部以焊接方式固定于Ⅲ級平臺，上部以焊接方式固定于Ⅱ級平臺。

實驗方法：

1.利用升降漏斗和傳送帶將一定級配的泥石流物源運至攪拌機進行充分的攪拌均勻。

2.攪拌機在將泥石流物源攪拌勻均后通過第二攪拌機、第一攪拌機排出口將物源分別排至第二喇叭狀固定漏斗、第一喇叭狀固定漏斗；

3.在主溝上游溝槽和支溝溝槽內兩側設置有可移動式物源箱用于模擬泥石流爆發時帶走兩側由于滑坡崩塌或小型面流所產生的動態物源；

4.利用降雨裝置和第一喇叭狀固定漏斗、第二喇叭狀固定漏斗模擬野外降水時泥石流的匯水區域，可通過第一喇叭狀固定漏斗、第二喇叭狀固定漏斗的出料口閥門，控制模擬泥石流爆發時上游的沖擊過程，同時人可站在樓梯觀察泥石流沖擊過程，

5.最終所沖擊下來的物源堆積于堆積平臺可用于預測泥石流的危險區范圍，再堆積平臺其底部的抽拉式底板將物料排入物料回收池以便循環利用起到環保的作用。

本發明提供的泥石流模擬試驗裝置及其試驗方法，設計多個試驗溝槽，模擬主溝、支溝情況；并在溝槽內表面設計可移動式交錯型齒檻，模擬溝道地形特征；在溝槽兩側設計可移動式物源箱，模擬溝道兩側物源情況；在泥石流模擬試驗平臺頂部設置自動攪拌機，避免了傳統的手工混合物料不均勻產生的誤差；降雨模擬裝置設計為喇叭狀開口，模擬野外泥石流爆發的匯水平臺。

本發明提供的泥石流模擬試驗裝置及其試驗方法，可進一步動態模擬泥石流溝道兩側崩塌、滑坡和面流等動儲量對該泥石流發生過程的影響以及對危險區范圍的影響，從而對泥石流的研究及防治提供有用的支撐。

具有的技術效果：

1、本發明克服了傳統試驗裝置的只能模擬單溝泥石流溝道的局限，增設了多條試驗溝槽，不僅能夠模擬單溝泥石流，還能夠模擬多溝泥石流爆發的現象。

2、在頂部設置攪拌機避免了傳統的手工混合物料，即節省時間，又避免了手工混合不均勻的導致的試驗誤差。

3、在溝道底部設置交錯型齒檻模擬溝道地形條件，能夠在一定程度上傳統溝槽不能模擬地形條件帶來的試驗誤差。

4、在頂部設置水源噴頭模擬降雨條件，并將降雨裝置設置為喇叭狀開口可模擬野外泥石流爆發的匯水平臺。

5、在溝槽兩側設置可移動式物源箱模擬溝道兩側崩塌、滑坡和面流等動儲物模擬泥石流爆發過程帶走兩側動儲物的過程，能夠進一步促進模擬泥石流爆發過程。

6、在堆積平臺下設置尾料池收集廢料循環利用廢料，起到降低成本和環保作用。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的溝槽立體結構示意圖；

圖3是本發明的溝槽俯視結構示意圖。

具體實施方式

結合附圖說明本發明的具體技術方案。

如圖1所示，該裝置中工作臺基架1由自上而下四級橫板和固定于地基上的獨立的縱板組成構成，其中自上而下橫板依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，所述橫板與縱板由不銹鋼材料組成，接觸部位連接方式為焊接；所述升降漏斗2與傳送帶3通過的定滑輪連接，利用傳送帶3提供動力，減少人為工作量并實現水平或垂直方向的移動起到運輸物料的作用；所述第二攪拌機40、第一攪拌機4底部通過大型螺釘、螺帽分別固定于Ⅱ和Ⅳ級橫板，用于攪拌物料，攪拌機設置排料口，可以減少試驗人工工作量；所述第二喇叭狀固定漏斗50、第一喇叭狀固定漏斗5分別以螺釘、螺帽連接方式固定于Ⅲ級橫板以及固定于樓梯轉角平臺6，漏斗左側具有出料口，可通過漏斗閥門控制排料；所述樓梯轉角平臺(6)用于連接樓梯13，同時用于固定第一喇叭狀固定漏斗5；所述主溝上游溝槽7和支溝溝槽8以及下游溝槽10均由有機玻璃制成，主溝上游溝槽7一端口與溝槽匯入口段9通過玻璃膠連接，另一端與第二喇叭狀固定漏斗50出料口連接；所述支溝溝槽8另一端與第一喇叭狀固定漏斗5出料口連接；所述溝槽匯入口段9用于連接主溝上游溝槽7、支溝溝槽8、下游溝槽10，連接材料為玻璃膠，防止匯入口漏水；所述下溝溝槽10一端口與溝槽匯入口段9通過玻璃膠連接，另一端與堆積平臺11連接；所述堆積平臺11用于泥石流范圍預測，其底部有抽拉式底板，可以將抽拉式底板抽出將物料排入尾料池12；所述尾料池12位于堆積平臺11下方，作用是收集廢料循環利用；所述樓梯13與樓梯轉角平臺6連接，用于泥石流觀測和方便試驗操作和維修；所述直梯14為不銹鋼材料制成，底部以焊接方式固定于Ⅲ級平臺，上部以焊接方式固定于Ⅱ級平臺，用于攪拌機操作和試驗觀測，并且方便設備維護；所述降雨裝置15固定于I級橫板，用于模擬降雨條件；所述平臺支撐柱16用于支撐攪拌池、漏斗等重物，增強平臺穩定性。

如圖2和圖3所示，所述交錯型齒檻17交錯相對設置在主溝上游溝槽7、支溝溝槽8、下游溝槽10的溝槽底部，在一定程度上模擬泥石流溝道的地形，減小試驗誤差；所述軌道18用于控制可移動式物源箱的移動，溝槽的兩側利用軌道原理設置可移動式物源箱19，其開口面向溝槽，用于模擬溝道兩側滑坡、崩塌和面流等動儲物量。

實驗方法：

1.利用升降漏斗2和傳送帶3將一定級配的泥石流物源運至攪拌機4進行充分的攪拌均勻；

2.攪拌機4在將泥石流物源攪拌勻均后通過第二攪拌機40、第一攪拌機4排出口將物源分別排至第二喇叭狀固定漏斗50、第一喇叭狀固定漏斗5；

3.在主溝上游溝槽7和支溝溝槽8內兩側設置有可移動式物源箱19用于模擬泥石流爆發時帶走兩側由于滑坡崩塌或小型面流所產生的動態物源；

4.利用降雨裝置15和第一喇叭狀固定漏斗5、第二喇叭狀固定漏斗50模擬野外降水時泥石流的匯水區域，可通過第一喇叭狀固定漏斗5、第二喇叭狀固定漏斗50的出料口閥門，控制模擬泥石流爆發時上游的沖擊過程，同時人可站在樓梯13觀察泥石流沖擊過程；

5.最終所沖擊下來的物源堆積于堆積平臺11可用于預測泥石流的危險區范圍，再堆積平臺11其底部的抽拉式底板將物料排入物料回收池12以便循環利用起到環保的作用。