一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法与流程

1.本发明属于地质工程技术领域，具体涉及一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法。


背景技术：

2.滑坡是指山坡在河流冲刷、降雨、地震、人工切坡等因素影响下，土层或岩层整体或分散地顺斜坡向下滑动的现象。滑坡也叫地滑，群众中还有“走山”、“垮山”或“山剥皮”等俗称；泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下，在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流，俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。
3.目前对于泥石流模拟试验装置的考虑主要集中在泥石流形成区、流通区的长度、宽度和倾斜度，沟道物源物理参数以及堆积区交汇角度等；这些试验装置一定程度上还原和模拟了不同条件下的泥石流灾害情况。
4.在模拟滑坡转化为泥石流的试验中，土体的性质对滑坡转化为泥石流的试验数据具有重要影响，而现有的滑坡转化为泥石流的试验中，土体模型的性质较为单一，并且构造不同性质的土体模型较为麻烦，使试验的结果不够精准，且试验效率较低，因此提出一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，以解决上述背景技术中提出的现有的滑坡转化为泥石流的试验中，土体模型的性质较为单一，并且构造不同性质的土体模型较为麻烦，使试验的结果不够精准，且试验效率较低的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，包括以下步骤：
7.步骤1：土体采样，分筛土体，构造土体试验模型，所述土体试验模型位于基岩板的顶端，且所述土体试验模型的内部设置有传感器模块；
8.步骤2：将所述土体试验模型置于试验箱的内部，所述试验箱的内部转动连接有斜坡板，所述基岩板卡合连接于斜坡板的内侧，所述斜坡板底部设置有电动推杆；
9.步骤3：在所述试验箱内部进行淋雨模拟，所述试验箱顶端设置有喷淋管，且在所述喷淋管一端设置流量计；
10.步骤4：对所述土体试验模型进行监测，通过所述试验箱外侧的监测摄像头对土体试验模型进行监视，通过所述传感器模块对所述土体试验模型的内部变化情况进行监测；
11.步骤5：通过所述传感器模块和流量计的监测数据对所述土体试验模型的状态变化进行分析，并且得出试验分析结果。
12.优选的，所述步骤1包括以下步骤：
13.步骤1.1：实地采集山体样土，利用x射线光谱分析土样的矿物组成；
14.步骤1.2：将样土进行分筛，得到石英和粘土矿物；
15.步骤1.3：根据所得石英和粘土矿物构造所述土体试验模型，所述土体试验模型中，粘土矿物和石英比例为3:7、4:6和1:1；
16.步骤1.4：在所述土体试验模型的内部均匀设置传感器模块，通过所述传感器模块对土体试验模型内部的土压力和孔隙水压力进行检测。
17.优选的，所述步骤2包括以下步骤：
18.步骤2.1：打开所述试验箱一侧的双开门，将置于所述基岩板上的所述土体试验模型置于试验箱的内部，将所述基岩板卡合于斜坡板的内侧，再将所述双开门关闭；
19.步骤2.2：启动所述电动推杆，通过所述电动推杆推动所述斜坡板进行转动，并且所述斜坡板的角度设置为30
°
、45
°
和60
°
。
20.优选的，所述步骤3包括以下步骤：
21.步骤3.1：所述喷淋管通过底部的喷头向所述土体试验模型均匀喷淋；
22.步骤3.2：所述喷淋管喷淋过程中，流量计对喷淋量进行监测，并且将监测数据通过采集装置传输到终端计算机，得出喷淋量l随着时间t的变化曲线。
23.优选的，所述步骤4包括以下步骤：
24.步骤4.1：通过所述试验箱外侧的监测摄像头对土体试验模型进行可视化监测，记录所述土体试验模型的变化情况；
25.步骤4.2：通过采集装置获取所述传感器模块的监测数据，并且根据所述传感器模块获取的数据得出土压力f和孔隙水压力p随着时间t的变化曲线。
26.优选的，所述步骤5包括以下步骤：
27.步骤5.1：将根据所述传感器模块和流量计获取的曲线进行拟合，得到土压力f和孔隙水压力p与喷淋量l的关系曲线；
28.步骤5.2：根据多组所述土体试验模型的试验数据得出试验结果。
29.优选的，所述步骤2中，所述试验箱底端远离电动推杆的一侧设置有收纳箱，所述试验箱底端对应所述收纳箱开设有通槽。
30.优选的，所述步骤1中，所述土体试验模型厚度设置为10cm时经过喷淋浸湿处理。
31.优选的，所述步骤1中，所述土体试验模型总厚度为60～70cm。
32.优选的，所述步骤2中，所述试验箱外侧设置有透明观察窗。
33.与现有技术相比，本发明提供了一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，具备以下有益效果：
34.1、本发明通过设置不同类型的体试验模型，进而对不同性质的土体试验模型进行试验，从而可以得到更加多样的试验数据，并且将多组试验数据进行对比可初步得出，实际测试过程中，沙土性质位于某两种不同的土体试验模型之间时，则该沙土中，孔隙水压力最值也位于某两个最值之间，进而可以根据实际降雨量以及沙土的性质对滑坡和泥石流之间的转化进行预估，从而提前做出应对措施，减少实际损失；
35.2、本发明通过设置传感器模块，传感器模块可以对土体试验模型的土压力以及孔隙水压力进行检测，从而获取土体试验模型内部的变化情况，将滑坡转化为泥石流的因素进行可视化，进而对自然界中，滑坡转化为泥石流有更加清楚的认识，同时增加了试验数据的真实性；
36.3、本发明通过设置斜坡板，斜坡板与土体试验模型之间卡合连接，便于进行拆卸和安装，且斜坡板的底端设置有电动推杆，通过电动推杆对斜坡板的角度进行调节，进而使试验操作时更加方便使用，进而提高了工作效率。
37.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
39.图1为本发明提出的一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法的流程结构示意图；
40.图2为本发明提出的一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法中试验箱的立体结构示意图；
41.图3为本发明提出的一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法中试验箱的主视结构示意图；
42.图4为本发明提出的一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法中试验箱的的俯视结构示意图；
43.图中：土体试验模型1、基岩板2、传感器模块3、斜坡板4、电动推杆5、喷淋管6、流量计7、试验箱8、双开门9、监测摄像头10、收纳箱11。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中，附图，对本发明实施例中，技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中，实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例1
46.请参阅图1
‑
4，本发明提供一种技术方案：一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，包括以下步骤：
47.步骤1：土体采样，分筛土体，构造土体试验模型1，土体试验模型1位于基岩板2的顶端，且土体试验模型1的内部设置有传感器模块3；
48.步骤2：将土体试验模型1置于试验箱8的内部，试验箱8的内部转动连接有斜坡板4，基岩板2卡合连接于斜坡板4的内侧，斜坡板4底部设置有电动推杆5；
49.步骤3：在试验箱8内部进行淋雨模拟，试验箱8顶端设置有喷淋管6，且在喷淋管6一端设置流量计7；
50.步骤4：对土体试验模型1进行监测，通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行监视，通过传感器模块3对土体试验模型1的内部变化情况进行监测；
51.步骤5：通过传感器模块3和流量计7的监测数据对土体试验模型1的状态变化进行分析，并且得出试验分析结果。
52.本发明中，优选的，步骤1包括以下步骤：
53.步骤1.1：实地采集山体样土，利用x射线光谱分析土样的矿物组成；
54.步骤1.2：将样土进行分筛，得到石英和粘土矿物；
55.步骤1.3：根据所得石英和粘土矿物构造土体试验模型1，土体试验模型1中，粘土矿物和石英比例为3:7；
56.步骤1.4：在土体试验模型1的内部均匀设置传感器模块3，通过传感器模块3对土体试验模型1内部的土压力和孔隙水压力进行检测。
57.本发明中，优选的，步骤2包括以下步骤：
58.步骤2.1：打开试验箱8一侧的双开门9，将置于基岩板2上的土体试验模型1置于试验箱8的内部，将基岩板2卡合于斜坡板4的内侧，再将双开门9关闭；
59.步骤2.2：启动电动推杆5，通过电动推杆5推动斜坡板4进行转动，并且斜坡板4的角度设置为30
°
、45
°
和60
°
。
60.本发明中，优选的，步骤3包括以下步骤：
61.步骤3.1：启动试验箱8顶端的喷淋管6，喷淋管6通过底部的喷头向土体试验模型1均匀喷淋；
62.步骤3.2：喷淋管6喷淋过程中，流量计7对喷淋量进行监测，并且将监测数据通过采集装置传输到终端计算机，得出喷淋量l随着时间t的变化曲线。
63.本发明中，优选的，步骤4包括以下步骤：
64.步骤4.1：通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行可视化监测，记录土体试验模型1的变化情况；
65.步骤4.2：通过采集装置获取传感器模块3的监测数据，并且根据传感器模块3获取的数据得出土压力f和孔隙水压力p随着时间t的变化曲线。
66.本发明中，优选的，步骤5包括以下步骤：
67.步骤5.1：将根据传感器模块3和流量计7获取的曲线进行拟合，得到土压力f和孔隙水压力p与喷淋量l的关系曲线；
68.步骤5.2：根据多组土体试验模型1的试验数据得出试验结果。
69.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8底端远离电动推杆5的一侧设置有收纳箱11，试验箱8底端对应收纳箱11开设有通槽。
70.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1厚度设置为10cm时经过喷淋浸湿处理。
71.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1总厚度为60～70cm。
72.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8外侧设置有透明观察窗。
73.实施例2
74.请参阅图1
‑
4，本发明提供一种技术方案：一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，包括以下步骤：
75.步骤1：土体采样，分筛土体，构造土体试验模型1，土体试验模型1位于基岩板2的顶端，且土体试验模型1的内部设置有传感器模块3；
76.步骤2：将土体试验模型1置于试验箱8的内部，试验箱8的内部转动连接有斜坡板4，基岩板2卡合连接于斜坡板4的内侧，斜坡板4底部设置有电动推杆5；
77.步骤3：在试验箱8内部进行淋雨模拟，试验箱8顶端设置有喷淋管6，且在喷淋管6一端设置流量计7；
78.步骤4：对土体试验模型1进行监测，通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行监视，通过传感器模块3对土体试验模型1的内部变化情况进行监测；
79.步骤5：通过传感器模块3和流量计7的监测数据对土体试验模型1的状态变化进行分析，并且得出试验分析结果。
80.本发明中，优选的，步骤1包括以下步骤：
81.步骤1.1：实地采集山体样土，利用x射线光谱分析土样的矿物组成；
82.步骤1.2：将样土进行分筛，得到石英和粘土矿物；
83.步骤1.3：根据所得石英和粘土矿物构造土体试验模型1，土体试验模型1中，粘土矿物和石英比例为4:6；
84.步骤1.4：在土体试验模型1的内部均匀设置传感器模块3，通过传感器模块3对土体试验模型1内部的土压力和孔隙水压力进行检测。
85.本发明中，优选的，步骤2包括以下步骤：
86.步骤2.1：打开试验箱8一侧的双开门9，将置于基岩板2上的土体试验模型1置于试验箱8的内部，将基岩板2卡合于斜坡板4的内侧，再将双开门9关闭；
87.步骤2.2：启动电动推杆5，通过电动推杆5推动斜坡板4进行转动，并且斜坡板4的角度设置为30
°
、45
°
和60
°
。
88.本发明中，优选的，步骤3包括以下步骤：
89.步骤3.1：启动试验箱8顶端的喷淋管6，喷淋管6通过底部的喷头向土体试验模型1均匀喷淋；
90.步骤3.2：喷淋管6喷淋过程中，流量计7对喷淋量进行监测，并且将监测数据通过采集装置传输到终端计算机，得出喷淋量l随着时间t的变化曲线。
91.本发明中，优选的，步骤4包括以下步骤：
92.步骤4.1：通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行可视化监测，记录土体试验模型1的变化情况；
93.步骤4.2：通过采集装置获取传感器模块3的监测数据，并且根据传感器模块3获取的数据得出土压力f和孔隙水压力p随着时间t的变化曲线。
94.本发明中，优选的，步骤5包括以下步骤：
95.步骤5.1：将根据传感器模块3和流量计7获取的曲线进行拟合，得到土压力f和孔隙水压力p与喷淋量l的关系曲线；
96.步骤5.2：根据多组土体试验模型1的试验数据得出试验结果。
97.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8底端远离电动推杆5的一侧设置有收纳箱11，试验箱8底端对应收纳箱11开设有通槽。
98.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1厚度设置为10cm时经过喷淋浸湿处理。
99.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1总厚度为60～70cm。
100.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8外侧设置有透明观察窗。
101.实施例3
102.请参阅图1
‑
4，本发明提供一种技术方案：一种模拟滑坡转化为泥石流的试验方法，包括以下步骤：
103.步骤1：土体采样，分筛土体，构造土体试验模型1，土体试验模型1位于基岩板2的顶端，且土体试验模型1的内部设置有传感器模块3；
104.步骤2：将土体试验模型1置于试验箱8的内部，试验箱8的内部转动连接有斜坡板4，基岩板2卡合连接于斜坡板4的内侧，斜坡板4底部设置有电动推杆5；
105.步骤3：在试验箱8内部进行淋雨模拟，试验箱8顶端设置有喷淋管6，且在喷淋管6一端设置流量计7；
106.步骤4：对土体试验模型1进行监测，通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行监视，通过传感器模块3对土体试验模型1的内部变化情况进行监测；
107.步骤5：通过传感器模块3和流量计7的监测数据对土体试验模型1的状态变化进行分析，并且得出试验分析结果。
108.本发明中，优选的，步骤1包括以下步骤：
109.步骤1.1：实地采集山体样土，利用x射线光谱分析土样的矿物组成；
110.步骤1.2：将样土进行分筛，得到石英和粘土矿物；
111.步骤1.3：根据所得石英和粘土矿物构造土体试验模型1，土体试验模型1中，粘土矿物和石英比例为1:1；
112.步骤1.4：在土体试验模型1的内部均匀设置传感器模块3，通过传感器模块3对土体试验模型1内部的土压力和孔隙水压力进行检测。
113.本发明中，优选的，步骤2包括以下步骤：
114.步骤2.1：打开试验箱8一侧的双开门9，将置于基岩板2上的土体试验模型1置于试验箱8的内部，将基岩板2卡合于斜坡板4的内侧，再将双开门9关闭；
115.步骤2.2：启动电动推杆5，通过电动推杆5推动斜坡板4进行转动，并且斜坡板4的角度设置为30
°
、45
°
和60
°
。
116.本发明中，优选的，步骤3包括以下步骤：
117.步骤3.1：启动试验箱8顶端的喷淋管6，喷淋管6通过底部的喷头向土体试验模型1均匀喷淋；
118.步骤3.2：喷淋管6喷淋过程中，流量计7对喷淋量进行监测，并且将监测数据通过采集装置传输到终端计算机，得出喷淋量l随着时间t的变化曲线。
119.本发明中，优选的，步骤4包括以下步骤：
120.步骤4.1：通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行可视化监测，记录土体试验模型1的变化情况；
121.步骤4.2：通过采集装置获取传感器模块3的监测数据，并且根据传感器模块3获取的数据得出土压力f和孔隙水压力p随着时间t的变化曲线。
122.本发明中，优选的，步骤5包括以下步骤：
123.步骤5.1：将根据传感器模块3和流量计7获取的曲线进行拟合，得到土压力f和孔隙水压力p与喷淋量l的关系曲线；
124.步骤5.2：根据多组土体试验模型1的试验数据得出试验结果。
125.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8底端远离电动推杆5的一侧设置有收纳箱11，试验箱8底端对应收纳箱11开设有通槽。
126.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1厚度设置为10cm时经过喷淋浸湿处
理。
127.本发明中，优选的，步骤1中，土体试验模型1总厚度为60～70cm。
128.本发明中，优选的，步骤2中，试验箱8外侧设置有透明观察窗。
129.本发明的工作原理及使用流程：使用时，实地采集山体样土，利用x射线光谱分析土样的矿物组成，将样土进行分筛，得到石英和粘土矿物，根据所得石英和粘土矿物构造土体试验模型1，当土体试验模型1厚度设置为10cm时经过喷淋浸湿处理，且土体试验模型1总厚度为60～70cm，土体试验模型1中，粘土矿物和石英比例为3:7、4:6和1:1，在土体试验模型1的内部均匀设置传感器模块3，通过传感器模块3对土体试验模型1内部的土压力和孔隙水压力进行检测，打开试验箱8一侧的双开门9，将置于基岩板2上的土体试验模型1置于试验箱8的内部，将基岩板2卡合于斜坡板4的内侧，再将双开门9关闭，启动电动推杆5，通过电动推杆5推动斜坡板4进行转动，并且斜坡板4的角度设置为30
°
、45
°
和60
°
，进而将每组土体试验模型1均进行不同角度的试验，增加了试验数据的精准度，试验时，启动试验箱8顶端的喷淋管6，喷淋管6通过底部的喷头向土体试验模型1均匀喷淋，喷淋管6喷淋过程中，流量计7对喷淋量进行监测，并且将监测数据通过采集装置传输到终端计算机，得出喷淋量l随着时间t的变化曲线，同时通过试验箱8外侧的监测摄像头10对土体试验模型1进行可视化监测，记录土体试验模型1的变化情况，通过采集装置获取传感器模块3的监测数据，并且根据传感器模块3获取的数据得出土压力f和孔隙水压力p随着时间t的变化曲线，将根据传感器模块3和流量计7获取的曲线进行拟合，得到土压力f和孔隙水压力p与喷淋量l的关系曲线，最后根据多组土体试验模型1的试验数据得出试验结果。
130.根据实施例1、2和3的试验结果可知不同类型的土体试验模型1最大孔隙水压力p为：
[0131][0132]
当土体试验模型1的孔隙水压力p>p
max
时，说明土体试验模型1的稳定性发生变化，进而出现滑坡现象，当滑落的样土停止后，随着喷淋的进行，导致土体试验模型1的孔隙压力再次增加，而孔隙压力再次达到峰值后，说明土体试验模型1将要出现泥石流现象。
[0133]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。