滑坡涌浪模拟装置

本发明涉及一种模拟装置，尤其涉及一种滑坡涌浪模拟装置。

背景技术：

堆积体滑坡运动机理分析一直都是国内外亟待解决的重要问题。滑带土沿滑面失稳滑动产生后，会引发各种次生与衍生灾害，例如：涌浪、堰塞等，严重威胁到工程的安全与稳定，造成了更大的经济损失。因此，对滑坡滑带运动机理的分析对工程安全、灾害预测预警具有重要意义。通常对滑坡机理研究的主要方法有理论分析、模型试验、数值模拟等，物理模型试验是其中一种最为直接的研究手段。

目前，对于已有的模拟滑坡滑动机制的物理模型存在以下不足：

(1)坡度单一，坡高固定，无法适应不同类型的滑坡；

(2)通过改变坡角来改变滑体入水速度的方法无法精确控制滑体在滑动过程中的滑体运动形态、滑动顺序及入水速度；

(3)滑体靠自重产生下滑力下滑，当滑面摩擦系数过大时，常会出现不滑或不完全滑动等问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种滑坡涌浪模拟装置，能够实现精确控制滑面倾角大小、滑体入水速度、滑体滑动顺序，并对滑坡激起的涌浪爬高和传播距离进行精准测定。

技术方案：本发明包括滑道，所述滑道的上游设有进水装置，下游设有出水装置，滑道上游的一侧固定有滑坡模拟系统，所述的滑坡模拟系统上放置有模拟滑体，所述的滑坡模拟系统包括高度调节系统，所述高度调节系统的顶部连接有多个传送带，每个传送带表面的粗糙度各不相同，所述的传送带均与控制系统连接。

所述的模拟滑体包括柔性箱，所述的柔性箱内设有多个小球，所述的小球内设有信号发射器，所述的柔性箱采用亲水树脂材料制成，该树脂材料遇水会发生软化溶于水，从而模拟了滑体在滑入水中后发生破裂、散开的现象。

所述的滑道由多段沿程滑道拼接而成，相邻两段沿程滑道之间均设有波高仪。

所述的沿程滑道采用有机玻璃制成，沿程滑道底部设有高度调节系统，采用高度调节系统调节不同坡面的相对位置、坡角。

所述的沿程滑道表面设有地质坡面，可根据实际地质地貌特征，采用3d打印技术将坡面等比例缩小打印并胶结获得。

所述的进水装置与出水装置之间连接有回流管，所述的出水装置与滑道之间设有出水口，通过回流管回流，减少实验场地需要，可循环利用试验流体。

所述的滑道末端设有压力传感器和波高仪。

所述的滑道与滑坡模拟系统的连接处及滑坡模拟系统对立面的滑道上均设有波高仪，用于测量涌浪的首浪高度和爬高高度。

所述的传送带表面布设有若干速度传感器，通过改变传送带转动速度来控制滑体滑动速度，同时调节各传送带不同时段的先后转动顺序来控制滑体不同位置局部滑动顺序，满足推移式、牵引式等滑坡形式，从而保证对滑体入水速度的精确控制。

所述的高度调节系统包括多个千斤顶，多个千斤顶采用传动连接，通过改变千斤顶高度从而控制坡面角度及相对位置，以适应不同滑面类型的滑坡。

有益效果：本发明能够实现精确控制滑面倾角大小、滑体入水速度、滑体滑动顺序，并对滑坡激起的涌浪爬高和传播距离进行精准测定，装置简单易操作、成本低、试验效率高、精度高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的滑坡模拟系统示意图；

图3为本发明的沿程滑道示意图；

图4为本发明的地质坡面示意图；

图5为本发明的模拟滑体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明包括滑道3，滑道3的上游设有进水装置2，下游设有出水装置4，出水装置4与滑道3之间设有出水口41，滑道3上游的一侧固定有滑坡模拟系统1，滑坡模拟系统1上放置有模拟滑体。进水装置2与出水装置4之间连接有回流管5，通过水泵将试验流体抽取加压，再通过回流管5回流，减少实验场地需要，可循环利用试验流体。同时将试验流体中加入染色剂，方便涌浪过程中涌浪爬升高度的测量。

如图2所示，滑坡模拟系统1包括高度调节系统14，高度调节系统14由多个千斤顶通过传动连接而成，通过改变千斤顶高度从而控制坡面角度及相对位置，以适应不同滑面类型的滑坡。高度调节系统14的顶部连接有多个传送带12，每个传送带12表面的粗糙度各不相同，采用不同粗糙度的传送带面来调整滑面的糙度，解决了滑坡模型坡度单一、坡高固定，无法进行调整变化等问题。各传送带12均与控制系统连接，各传送带12的转动相对独立，通过改变传送带12的转动速度来控制滑体滑动速度，同时调节各传送带12不同时段的先后转动顺序来控制滑体不同位置的局部滑动顺序，满足推移式、牵引式等滑坡形式，从而保证对滑体入水速度的精确控制。

滑坡模拟系统1表面放置有模拟滑体，如图5所示，模拟滑体包括柔性箱7，柔性箱7内放置有若干小球8，小球8是根据实际滑带土(块)的相关参数资料，通过相似材料原理制作的相同直径、不同材质(颜色上进行区别)表面粗糙的小球，小球与小球之间可进行胶结，并放入不同大小的柔性箱7中以模拟不同大小的滑体。柔性箱7采用亲水树脂材料通过3d打印技术获得，该树脂材料遇水会发生软化溶于水，从而模拟了滑体在滑入水中后发生破裂、散开的现象。每个小球8中均设有信号发射器121，信号发射器121与信号接收器122连接，将定位芯片放入小球8中，在滑动过程中通过信号传播实时定位小球8位置，从而保证对滑体的入水形态、滑动轨迹的精确控制。

滑道3由多段沿程滑道拼接而成，相邻两段沿程滑道之间均设有波高仪10，每段沿程滑道均由有机玻璃制成，可根据不同的河道类型利用固定螺栓进行拼接固定。沿程滑道底部设有高度调节系统14，如图3所示，采用高度调节系统14调节不同坡面的相对位置、坡角。沿程滑道表面设有地质坡面6，如图4所示，地质坡面6是根据实际地质地貌特征，采用3d打印技术将坡面等比例缩小打印获得，并胶结获得。

如图1所示，传送带12表面布设有若干速度传感器9，对滑体各部分的速度进行实时记录，滑道3与滑坡模拟系统1的连接处及滑坡模拟系统1对立面的滑道3上均设有波高仪10，用于测量涌浪的首浪高度和爬高高度。滑道3的沿线还设有多个摄像机11，滑道3末端设有压力传感器13和波高仪10，用于测量涌浪的坝前高度。

本发明的使用方法为：

(1)通过控制高度调节系统来确定模拟坡面和沿程滑道的坡面形态；

(2)将地质坡面6覆盖在沿程滑道上；

(3)安装传送带12，将小球8装入柔性箱7中，并堆积在传送带12上；

(4)在传送带12的不同位置布设速度传感器9，对滑体各部分速度进行实时记录，并开启摄像机11；

(5)在相邻的沿程滑道之间安装波高仪10，在滑道底部安装压力传感器13；

(6)打开进水装置2，使得滑道3内充满稳定且一定深度的水；

(7)打开控制系统，通过控制不同电流来控制传送带12的转动速度从而控制滑体的不同入水速度；

(8)实时记录滑坡涌浪全过程中各测量仪器中的数据。