(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210700433.2 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 西南交通大 学 地址 611756 四川省成 都市郫都区犀安路 999号 (72)发明人 金涛　胡卸文　段雯超　罗刚　 周永豪　白金钊　王严　曹希超　 张仕林　蓝再成　吴有泰　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 专利代理师 李鹏 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G01N 13/04(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置及 其方法 (57)摘要 本发明公开了一种泥石流级联堵溃放大效 应模拟试验装置及其方法， 支架系统起到整个装 置支撑受力与安装调整的作用； 泥石流浆料输送 系统为软管将物料箱及废料池 连接， 通过涡轮泵 将废料池中的泥料输送到物料箱， 物料箱中的物 料通过输送管道中的浆料定速输送器冲入运移 沟槽； 多级堵溃控制系统为多个翻盖档板， 通过 电磁开关及电动卷线机控制翻盖档板的开合， 用 来模拟泥石流逐级溃决； 监测系统为水平沟槽侧 壁上设置刻度尺， 泥石流流速监测装置及泥石流 撞击力监测装置并排串联于水平沟槽顶端的连 接杆上， 可以实时采集溃坝过程中泥石流速度、 撞击力及泥位。 本发明装置安装简便， 测量数据 准确且全面， 设置回收装置， 可反复利用、 安全环 保。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115097102 A 2022.09.23 CN 115097102 A 1.一种泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于， 包括支架系统； 泥石流浆 料输送系统； 多 级堵溃控制系统； 监测系统； 所述支架系统包括： 可伸缩支架(11)、 运移沟槽(12)以及刚性支撑板(13)； 运移沟槽 (12)包括依次连接的倾 斜沟槽(12 2)和水平沟槽(123)； 所述泥石流浆料输送系统包括： 物料箱(21)与运移沟槽(12)之间连接输送管道(22)， 运移沟槽(12)末端放置有废料池(25)， 废料池(25)与物料箱(21)之间设有软管(26)和涡 轮 泵(27)， 将 废料池(25)中的泥料重新回收到物料箱(21)； 所述多级堵溃控制系统包括： 多个翻盖档板(31)分别设置在倾斜沟槽(122)中， 翻盖档 板(31)下端焊接中心轴(34)， 中心轴(34)通过轴承(33)安装在倾斜沟槽(12)内的底部， 中 心轴(34)的转动由电磁开关(35)控制， 从而控制所述翻盖档板(31)的开合； 翻盖档板(31) 上分布有泄水孔(32)， 用来模拟泥 石流堵溃前发生 渗流的情况； 监测系统包括： 水平沟槽(122)中段侧壁上用于测量泥位的刻度尺(44)， 水平沟槽 (122)一旁设置高清摄像仪(45)及用来接收监测数据的PC端(46)； 流速监测装置(42)及泥 石流撞击力监测装置(43)并排串 联于不锈钢的连接杆(41)上， 连接杆(4 1)两端固定在水平 槽(12)中段的侧壁上部 。 2.根据权利要求1所述的一种 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于： 所 述可伸缩支架(11)包括可使其移动的定向脚轮(111)， 定向脚轮(111)与伸缩管(112)连接， 伸缩杆(1 13)套接于伸缩管(1 12)中， 实现支撑杆的可伸缩功能； 水平沟槽(123)处设置监测装置， 且水平沟槽(123)高于地 面； 刚性支撑板(13)焊接于物料箱(21)以及输送管道(22)的侧壁底部， 用于承载电机 (24)。 3.根据权利要求2所述的一种 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于： 用 于承载物料箱(21)及输送管道(22)的可伸缩支架(11)上， 相邻伸缩管(112)安装 “x”形横向 辅助支架(114)， 此处可伸缩支 架(11)高度一 致； 用于支撑物料箱(21)到废料池(25)的可伸缩支架(11)， 高度从物料箱(21)到废料池 (25)方向呈递减状态， 用来模拟泥 石流下滑山道的沟槽形 结构； 运移沟槽(12)两侧立板为透明钢化玻璃， 每段倾斜沟槽(122)通过转动轴(121)连接， 用于改变倾 斜沟槽(12 2)的角度。 4.根据权利要求1所述的一种 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于： 所 述泥石流浆料输送系统位于该试验装置的两端， 物料箱(21)呈梯形漏斗状， 其侧壁底部矩 形开口与输送管道(22)进口端 连接， 输送管道(22)管口的高度低于物料箱(21)及运移沟槽 (12)； 输送管道(2 2)中配置浆料定 速输送器(23)； 试验装置末端的废料池(25)上端与水平沟槽(123)的出口连接， 侧壁底部与软管(26) 的一端相接 。 5.根据权利要求4所述的一种 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于： 浆 料定速输送器(23)包括中心轴(233)和 若干不锈钢矩形扇板(231)， 扇板(231)间隔一定间 距围绕中心轴360 °垂直焊接； 浆料定速输送器( 23)通过一段中心轴( 233)穿过输送管道 (22)外壁与电机(24)连接， 电机(24)的机座(241)通过螺栓(242)固定在刚性支撑板(13) 上； 在中心轴(233)的端面与电机轴的连接处配置联轴器(243)， 配合轴承(232)实现电机权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115097102 A 2(24)带动浆料定 速输送器(23)转动， 用来调整水流的初始速度和运动方向。 6.根据权利要求1所述的一种 泥石流级联堵溃放大效应模拟试验装置， 其特征在于： 所 述多级堵溃控制系统设置于倾斜沟槽(122)中； 翻盖档板(31)两侧与倾斜沟槽(122)留有一 定缝隙， 且翻盖档板(31)上分布一些呈 “品”字形分布的泄水孔(32)， 用来模拟泥石流堵溃 前发生渗流的情况； 在倾斜沟槽(122)侧壁对应中心轴(34)位置以及中心轴(34)的两端竖直向下焊接倒 “L”形方钢(351)， 铁片(352)、 电磁铁片(353)分别焊接在两个方钢(351)上， 通电时电磁铁 片(353)与铁片(352)相吸， 翻盖档板(31)处于闭合状态， 断电时电磁铁片(353)失去磁力， 翻盖档板(31)打开； 与中心轴连接的倒 “L”形方钢(351)底部焊接竖直向下的圆环(354)； 配置一电动机 (36)， 电动机(36)的机座(361)通过螺栓(362)固定在水平沟槽(123)附近的地面上， 电动机 (36)的转轴(363)末端固定在卷筒(37)筒壁内侧， 钢 丝绳(39)通过绳引(38)固定缠绕在卷 筒(37)上， 另一端连接有拉环 锁扣(355)， 被配置为能够使翻盖档板(31)闭合的装置 。 7.一种泥石流级联堵溃放大效应模拟试验方法， 其特征在于， 采用权利要求1到6任一 项所述的装置， 包括以下步骤： S1、 安装试验装置， 打开电磁开关(35)电源， 保持翻盖档板(31)闭合； 并根据实际泥石 流样本按几何配比配置试验物料， 将配置好的物料倒入废料池(25)中， 开启涡轮泵(27)， 通 过软管(26)不断 向物料箱(21)输送 物料； S2、 考虑一个翻盖挡板(31)工况下， 设定一个倾斜沟槽(122)试验坡度， 并结合泥石流 实际发生时的速度， 给浆料定速输送器(23)设置一个初速度， 不 断向运移沟 槽(12)输送物 料， 使翻盖挡板(31)前物料满库； 然后逐渐降低翻盖档板(31)对应电磁开关(35)的电源输 出功率直至翻盖档板(31)自动打开， 设置此时的电磁开关(35)的电源输出功 率为临界功率 P； 改变不同倾斜沟槽(122)试验坡度， 分别标定不同倾斜沟槽(122)试验坡度下翻盖挡板 (31)溃决的电磁开关(3 5)功率阈值Pi； S3、 将第一级翻盖挡板(31)处的电磁开关(35)功率阈值设置1.2倍P1(方便手动调节溃 决)， 并将其他几个翻盖挡板(31)处的电磁开关(35)功率阈值根据其与上一个翻盖挡板 (31)间的平均坡度设为1.0 5Pi(上游稍加压力便自动溃决)， 试验开始前准备就 绪； S4、 设定某一数量翻盖挡板(31)、 倾斜沟槽(122)试验坡度， 给浆料定速输送器(23)固 定设置标定时的初速度， 不断向运移沟 槽(12)输送物料， 待运移沟 槽(12)中各级翻盖挡板 (31)前的物料均达设定库存后， 关闭控制第一级翻盖挡板(31)电磁开关(35)的电源， 在上 游泥石流体冲击作用下其余翻盖挡板(31)逐级溃决， 高清摄像仪(45)、 泥石流流速(42)及 撞击力监测装置(43)分别实时监测并记录运移沟槽(12)尾端或者沟口物料的泥位、 流速及 撞击力； S5、 打开涡轮泵(27)， 废料池(25)中的泥料通过软管(26)重新回到物料箱(21)， 实现循 环利用； S6、 浆料定速输送器(23)的速度保持不变， 分别改变运移沟槽(12)中翻盖挡板(31)的 数量、 各级翻盖挡板(31)前的泥石流库存、 各级翻盖挡板(31)前的倾斜沟槽(122)平均坡 度， 重复S2 ‑S5， 以研究不同堵溃点、 不同堵塞程度以及不同沟道坡降组合下的泥石流级联 堵溃放大效应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115097102 A 3