一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法

本发明涉及沉积模拟试验，具体为一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法。

背景技术：

1、地质泛指地球的性质和特征，主要是指地球的物质组成、结构、构造、发育历史等，包括地球的圈层分异、物理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的产出状态、接触关系，地球的构造发育史、生物进化史、气候变迁史，以及矿产资源的赋存状况和分布规律等。其中，沉积主要指悬浮在液体中的固体颗粒的连续沉降，水流中所夹带的岩石、砂砾、泥土等在河床和海湾等低洼地带沉淀、淤积，也指这样沉下来的物质形成冲积层或自然的堆积物。现今，在进行地质特征研究时，通过研究湖平面升降对沉积体(冲积扇或三角洲)沉积体的发育具有的影响性是其中的一项，通常会在实验室内进行模拟湖平面升降时的物理沉积实验，在进行模拟试验时，就需要使用到地质特征研究用物理沉积模拟实验装置。

2、现有技术中，常用的地质特征研究用物理沉积模拟实验装置在使用时，大多只能够模拟相同力度的波浪条件，水位上涨或下降时的沉积模拟试验，由于自然界中，液体中的波浪大小时大时小，无规律，并且水位下降的速度不同，水位上涨的速度也不同，进而在模拟沉积实验期间，导致其功能性比较单一，不能够贴合实际环境要求，导致沉积实验的结果不够准确，不能很好的满足使用需求，为此，我们提出一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，解决了现有的地质特征研究用物理沉积模拟实验装置在使用时，大多只能够模拟相同力度的波浪条件，水位上涨或下降时的沉积模拟试验，由于自然界中，液体中的波浪大小时大时小，无规律，并且水位下降的速度不同，水位上涨的速度也不同，进而在模拟沉积实验期间，导致其功能性比较单一，不能够贴合实际环境要求，导致沉积实验的结果不够准确的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置，包括底板、水箱和试验箱，所述水箱固定安装在底板的顶部，试验箱固定安装在水箱的顶部，试验箱的顶部为开口构造，试验箱内放置有泥沙和多个卵石，底板的顶部固定安装有u型架，u型架的顶部固定安装有电动推杆，u型架的顶部开设有竖孔，电动推杆的输出轴端贯穿竖孔并固定安装有升降板，升降板的底部固定安装有三个制热风机和三个制冷风机，三个制热风机和三个制冷风机呈等间距交替排布，升降板的底部设置有两个水流推动机构，试验箱的两侧均固定安装有固定筒，两个固定筒相互靠近的一侧均为开口构造，两个固定筒均与试验箱相连通，两个固定筒的底部均固定安装有排水管，两个排水管的底端均延伸至水箱内，水箱上对称设置有两个挡水机构，试验箱的前侧设置有快速放水机构，u型架上对称设置有两个补水机构。

5、优选的，所述水流推动机构包括竖板、横轴、轴套、多个叶片和调速电机，竖板固定安装在升降板的底部，竖板的底端延伸至试验箱内，横轴转动安装在竖板上并位于试验箱内，轴套固定套设在横轴上并位于竖板的前侧，多个叶片均固定安装在轴套的外壁上并呈等间距环形排布，横轴的后端贯穿竖板，调速电机固定安装在竖板的后侧壁上，横轴的后端与调速电机的输出轴端固定连接。

6、优选的，所述竖板的后侧固定安装有防水罩，调速电机位于防水罩内。

7、优选的，所述试验箱的两侧内壁上均固定安装有滤网，两个滤网分别与相对应的固定筒相适配。

8、优选的，所述挡水机构包括活动板、轴座、丝杆、转柄和挡板，水箱的顶部开设有矩形滑孔，活动板的底端滑动贯穿矩形滑孔，轴座固定安装在排水管的外管壁上，丝杆转动安装在轴座上，活动板螺纹套设在丝杆上，转柄固定安装在丝杆远离轴座的一端，挡板固定安装在活动板的底部，挡板的顶部与排水管的底端滑动接触。

9、优选的，所述矩形滑孔内固定安装有横导杆，活动板滑动套设在横导杆上。

10、优选的，所述快速放水机构包括两个放水管和两个截止阀，两个放水管均固定安装在试验箱的前侧，两个放水管均与试验箱内部相连通，两个放水管的底端均延伸至水箱内，两个截止阀分别固定安装在相对应的放水管上。

11、优选的，所述补水机构包括水泵、吸水管、输送管和流量调节阀，水泵固定安装在u型架的内侧壁上，吸水管的一端与水泵的吸入端固定连接，吸水管远离水泵的一端延伸至水箱内，输送管的一端与水泵的排出端固定连接，输送管远离水泵的一端与固定筒的顶部固定连接，输送管与固定筒内部相连通，流量调节阀固定安装在输送管上。

12、优选的，所述水箱的前侧内壁上开设有清理口，水箱的前侧外壁上通过螺钉固定安装有密封盖板，密封盖板与清理口相适配，水箱的顶部开设有加水孔，加水孔内螺纹安装有旋塞。

13、一种上述的地质特征研究用物理沉积模拟实验装置的实验方法，包括如下操作步骤：。

14、s1：将从沉积体(冲积扇或三角洲)地区采取的泥沙、多个卵石和液体依次放入试验箱内，使得多个卵石分散开无规律排布，再打开旋塞，从加水孔处向水箱内注入适量的液体，然后把旋塞旋紧在加水孔内，即完成了在试验箱内模拟冲积扇或三角洲入湖沉积的情况，即可进行后续的沉积模拟实验；

15、s2：s1中的步骤完成后，先顺时针转动两个转柄，两个转柄带动相对应的丝杆顺时针转动，使得两个活动板向靠近排水管的方向移动，两个活动板带动相对应的挡板水平移动，即可先把两个挡板调节至对相对应排水管的底端进行封堵，通过启动电动推杆工作，电动推杆调动升降板和两个竖板下降，使得多个叶片下降至试验箱液体内合适深度时，停止电动推杆工作，通过启动左侧的调速电机转动，使得左侧的调速电机带动左侧的横轴、轴套和多个叶片旋转，利用左侧的多个叶片的旋转，可推动液体从左向右流动，即可模拟拟制造从左向右流动的波浪，同理，通过启动右侧的调速电机转动，使得右侧的调速电机带动右侧的横轴、轴套和多个叶片旋转，利用右侧的多个叶片的旋转，可推动液体从右向左流动，即可模拟制造从右向左流动的波浪，进而通过不定期的交替控制两个调速电机运行，可模拟不同方向的波浪条件的沉积试验；

16、s3：在模拟不同方向的波浪条件所产生的沉积试验的过程中，通过利用两个调速电机的转速可调特点，可分别控制两个横轴带动相对应的轴套和多个叶片进行不同转速条件的旋转，即可改变所模拟制造的波浪大小，可模拟不同大小的波浪条件的沉积试验；

17、s4：在模拟不同方向的波浪条件所产生的沉积试验的过程中，通过逆时针转动两个转柄，两个转柄带动相对应的丝杆逆时针转动，使得两个活动板向远离排水管的方向移动，两个活动板带动相对应的挡板水平移动，两个挡板可逐渐解除对相对应排水管底端的封堵，液体产生的波浪拍打在试验箱左侧或者右侧内壁上时，液体会不断的进入左侧或者右侧的固定筒内，再经过相对应的排水管流入水箱内，试验箱内的液体逐渐缓慢减小，并且通过调节两个挡板的水平位置，可改变从相对应排水管流出的液体流量的大小，即可模拟水位缓慢下降条件的沉积试验；

18、s5：通过打开左侧的截止阀，使得试验箱内的液体从左侧的放水管排出，即可增加水位的下降速度，再打开右侧的截止阀，使得试验箱内的液体也从右侧的放水管排出，即可进一步增加水位的下降速度，进而可模拟水位较为快速下降条件的沉积试验；

19、s6：通过模拟水位下降的沉积试验完成后，通过不定期的交替启动两个水泵运行，并把两个挡板调节至对相对应排水管的底端进行封堵，利用水泵的运行，可将水箱内的液体抽送至试验箱内，并且通过调节相对应的流量调节阀，可改变流入试验箱内的液体流量，即可模拟水位缓慢上涨条件以及水位快速上涨条件的沉积实验，试验结束后，停止水泵和调速电机运行，工作人员即可分析、研究试验箱内的试验结果；

20、s7：在进行模拟实验的过程中，通过随机开启一个、两个或者三个制热风机运行，可模拟不同高温环境下的物理沉积模拟实验，通过随机开启一个、两个或者三个制冷风机运行，可模拟不同低温环境下的物理沉积模拟实验，进而更能够贴合时间环境进行试验操作。

21、(三)有益效果

22、本发明提供了一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法。具备以下有益效果：

23、(1)、该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过将从沉积体(冲积扇或三角洲)地区采取的泥沙和液体依次放入试验箱内，并向水箱内注入适量的液体，即完成了在试验箱内模拟冲积扇或三角洲入湖沉积的情况，即可进行后续的沉积模拟实验。

24、(2)、该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过利用竖板、横轴、轴套、多个叶片和调速电机组合构成的水流推动机构，并设置两个水流推动机构，可在试验箱内制造液体流动时产生的波浪现象，通过不定期的交替控制两个调速电机运行，可模拟不同方向的波浪条件的沉积试验，也可模拟不同大小的波浪条件的沉积试验，即进行不同水动力的模拟实验。

25、(3)、该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过利用活动板、轴座、丝杆、转柄和挡板组合构成的挡水机构，可对排水管的底端进行封堵或不完全封堵以及不封堵，进而可模拟液体水位缓慢下降时的沉积实验。

26、(4)、该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过利用两个放水管和两个截止阀组合构成的快速放水机构，用于控制试验箱内的液体较为快速的排出，进而可模拟液体水位较为快速下降时的沉积模拟实验。

27、(5)、该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过利用水泵、吸水管、输送管和流量调节阀组合构成的补水机构，可向试验箱内添补清水，进而可模拟水位缓慢上涨条件以及水位快速上涨条件的沉积实验。

28、(6)该一种地质特征研究用物理沉积模拟实验装置及实验方法，通过利用三个制热风机和三个制冷风机，不仅可模拟不同高温环境下的物理沉积模拟实验，还可模拟不同低温环境下的物理沉积模拟实验，进而更能够贴合时间环境进行试验操作。