CN114061903A - 泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法，属于泥石流模拟试验领域，该泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，包括牵引式拖车、模型槽和滑坡模拟槽，所述牵引式拖车的牵引臂上分别设置有第一支板和第二支板，所述模型槽包括第一槽体，所述第一槽体远离所述牵引式拖车的牵引臂一侧下侧转动连接于所述牵引式拖车的底盘远离所述牵引式拖车的牵引臂一侧，所述滑坡模拟槽包括第二槽体和滑坡调节板，两个所述滑坡调节板对称设置在所述第二槽体内部，所述滑坡调节板下侧贴合于所述第二槽体内部下侧，可以就近采取土石样本，避免大量耗费人力物力，提高了数据准确性和模拟试验效率。

Description

泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法

技术领域

本申请涉及泥石流模拟试验领域，具体而言，涉及泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法。

背景技术

泥石流是一种严重的地质灾害，爆发突然，流速快、流量大且物质容量大，可混带巨大的石块高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大，在泥石流多发地区，其常会冲击破坏河道，造成河道崩塌，不但阻断航运，甚至会引起水灾，带来巨大的经济损失。因而在半干旱山区或高原冰川区等泥石流易发多发地带，多采用变坡河道，或对已有河道进行变坡改造，变坡河道的坡线呈锯齿形而不是斜直线，因坡度斜线距离长且可形成缓解台，不但可以有效防止塌方，而且对于泥石流的冲击破坏具有一定的防护作用，可有效缓解因泥石流冲击导致河道自身塌陷造成进一步堵塞，利于灾后疏通和重建。在变坡河道施工前评估或维护过程中，常通过泥石流模拟试验了解和掌握泥石流冲击变坡河道的影响及其破坏力递变规律，收集详细数据并研究、建模，为泥石流多发地区的变坡河道施工和维护提供有力的科学支持。

目前，泥石流冲击变坡河道的模拟试验多在室内进行，多是将待研究地区的土质收集运输至试验室再填埋至试验装置内，然后进行相关试验研究，由于现有的模拟试验装置多是试验室内固定安装设置，难以在泥石流发生地现场进行模拟试验，不易考虑泥石流发生实地的诸多环境因素对试验结果的影响，降低了获取数据的准确性和客观性，且泥石流发生地往往环境恶劣或交通极为不便，进行泥石流冲击变坡河道的模拟试验需要的土石方数量较多，因此采集运输泥石流发生地的土石将会耗费大量人力物力，不但严重影响模拟试验效率，且大大提高了投入成本。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法，所述泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法可以在泥石流发生地现场或附近进行实地模拟试验，无需专门采集和运输土石样本，极大地降低了人力物力耗费，提高了模拟试验效率和获取数据的准确性。

本申请是这样实现的：

第一方面，本申请提供了泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，包括牵引式拖车、模型槽和滑坡模拟槽。

所述牵引式拖车的底盘下侧设置有第一连接块，所述第一连接块上设置有第一液压缸，所述第一液压缸一端转动连接于所述第一连接块，所述牵引式拖车的牵引臂上分别设置有第一支板和第二支板，所述模型槽包括第一槽体，所述第一槽体靠近所述牵引式拖车的牵引臂一侧开设有豁口，所述第一槽体远离所述牵引式拖车的牵引臂一侧下侧转动连接于所述牵引式拖车的底盘远离所述牵引式拖车的牵引臂一侧，所述第一液压缸的活塞杆末端转动连接于所述第一槽体下侧靠近所述牵引式拖车的牵引臂一端，所述滑坡模拟槽包括第二槽体和滑坡调节板，所述第二槽体一端下沿转动连接于所述第一槽体靠近所述牵引式拖车的牵引臂一侧的豁口下沿，所述第二槽体远离所述第一槽体一端做封堵处理，两个所述滑坡调节板对称设置在所述第二槽体内部，所述滑坡调节板下侧贴合于所述第二槽体内部下侧。

在本申请的一种实施例中，所述牵引式拖车的底盘远离所述牵引式拖车的牵引臂一侧两端分别设置有第二液压缸，所述第一支板两端也分别设置有所述第二液压缸，所述第二液压缸的活塞杆下端设置有圆盘。

在本申请的一种实施例中，所述第一支板中部设置有第三液压缸，第三液压缸和所述第二液压缸并列设置，所述第三液压缸上端固定贯穿于所述第一支板中部，所述第三液压缸的活塞杆下端安装有万向轮。

在本申请的一种实施例中，所述牵引式拖车的底盘远离所述第二槽体一侧并列设置有两个支固板，所述支固板一端固定连接于所述牵引式拖车的底盘一侧。

在本申请的一种实施例中，所述支固板远离所述牵引式拖车的底盘一端下侧设置有第二连接块，两个所述第二连接块之间设置有连接轴，所述连接轴两端分别固定连接于两个所述第二连接块。

在本申请的一种实施例中，所述第一槽体远离所述第二槽体一端设置有挡板，所述挡板下侧转动连接于所述第一槽体一端下沿，所述挡板两侧贴合于所述第一槽体内部两侧，所述第一槽体的侧板超出所述挡板外侧的长度不小于所述挡板的高度。

在本申请的一种实施例中，所述挡板内侧上沿两端分别设置有堵头板，所述堵头板一侧贴合于所述第一槽体内部一侧，所述堵头板下侧设置有滑动板，所述滑动板上侧贴合于所述堵头板下侧。

在本申请的一种实施例中，所述堵头板上侧靠近所述挡板一侧设置有固定块，所述固定块一侧贴合于所述第一槽体内侧，所述固定块另一侧设置有第四液压缸，所述第四液压缸的活塞杆末端固定连接于所述滑动板远离所述固定块一侧。

在本申请的一种实施例中，所述连接轴和所述挡板之间设置有第五液压缸，所述第五液压缸一端转动连接于所述连接轴中部，所述第五液压缸的活塞杆末端转动连接于所述挡板外侧。

在本申请的一种实施例中，所述第二槽体两侧对称设置有固定柱，所述固定柱一端转动连接于所述第二槽体外侧，所述第二槽体两侧还对称设置有限位块。

在本申请的一种实施例中，所述泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法还包括调节升降机构和降雨模拟机构。

所述调节升降机构包括第六液压缸、第七液压缸、卷扬机、第八液压缸和弹簧，两个所述第六液压缸并列设置，所述第六液压缸下端转动连接于所述第二支板一端，所述卷扬机设置在所述第六液压缸的活塞杆顶端，两个所述卷扬机分别传动连接于所述第二槽体两侧，两个所述第七液压缸并列设置，所述第七液压缸下端转动连接于所述牵引式拖车的牵引臂上侧，所述第七液压缸的活塞杆顶端转动连接于所述第六液压缸一侧，四个所述第八液压缸对称设置在所述第二槽体内部，所述第八液压缸一端转动连接于所述第二槽体内部一侧，所述第八液压缸的活塞杆顶端转动连接于所述滑坡调节板下侧，所述弹簧上端转动连接于所述第八液压缸，所述弹簧下端转动连接于所述第二槽体内部底侧，所述降雨模拟机构包括第九液压缸、第一框架、第十液压缸、限位板、第一喷管、支架、第二框架和第二喷管，两个所述第九液压缸并列设置在所述第二槽体远离所述第一槽体一端两侧，所述第一框架一侧两端分别固定连接于两个所述第九液压缸的活塞杆顶端，所述第一框架和所述第二槽体并列设置，若干个所述第一喷管均匀并列设置在所述第一框架内部，所述第一喷管两端分别固定贯穿于所述第一框架两侧，所述第一喷管靠近所述第二槽体一侧均匀设置有若干个第一喷嘴，两个所述限位板分别设置在所述第一框架两侧，所述限位板上开设有长圆孔，所述限位板中部转动连接于所述第一框架，所述第一喷管两端分别设置有活塞棒，所述活塞棒一端滑动贯穿于所述第一喷管，所述活塞棒另一端传动连接于所述限位板，两个所述第十液压缸分别设置在所述第一框架一端两侧，所述第十液压缸一端转动连接于所述第一框架，所述第十液压缸的活塞杆末端转动连接于所述限位板一端，所述支架两侧下端固定连接于所述牵引式拖车的底盘远离所述第二槽体一侧两端，所述第二框架一侧转动连接于所述支架上侧，若干个所述第二喷管均匀并列设置在所述第二框架内部，所述第二喷管两端固定连接于所述第二框架内部两侧，所述第二喷管靠近所述第一槽体一侧均匀设置有若干个第二喷嘴，所述支架两侧分别设置有第十一液压缸，所述第十一液压缸一端转动连接于所述支架一侧，所述第十一液压缸的活塞杆顶端转动连接于所述第二框架一侧。

在本申请的一种实施例中，所述第六液压缸的活塞杆顶端设置有固定座，所述卷扬机安装在所述固定座内部，所述卷扬机的钢丝绳外端固定连接于所述固定柱一侧。

在本申请的一种实施例中，所述固定座上侧设置有第三连接块，所述第三连接块靠近所述第二槽体一侧设置有第一限位柱，所述第一限位柱一端固定连接于所述第三连接块，所述第三连接块另一端和所述限位块下侧对应设置。

在本申请的一种实施例中，所述弹簧上端设置有连接环，所述第八液压缸转动贯穿于所述连接环，所述第二槽体内部底侧设置有第四连接块，所述弹簧下端转动连接于所述第四连接块。

在本申请的一种实施例中，所述活塞棒靠近所述限位板一端设置有第二限位柱，所述第二限位柱外侧贴合于所述限位板的长圆孔内侧。

在本申请的一种实施例中，若干个所述第一喷管上方设置有第一水管，所述第一水管依次连通于若干个所述第一喷管，若干个所述第二喷管上方设置有第二水管，所述第二水管依次连通于若干个所述第二喷管。

在本申请的一种实施例中，所述第二水管靠近所述支架一端设置有第五连接块，所述第二水管固定贯穿于所述第五连接块，所述第五连接块转动连接于所述支架上侧。

第二方面，本申请实施例另提供泥石流冲击变坡河道模拟试验的方法，包括上述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置；及以下步骤：

S1：将整个模拟试验装置通过牵引式拖车牵引到泥石流发生地或附近，选择较为平坦的位置布置展开，可根据实际需要通过第一液压缸适当调节第一槽体的倾斜角度；

S2：根据试验要求设置调整第二槽体的倾斜角度，并适当调节两个滑坡调节板的角度和位置，以模拟适当的土石滑坡状态；

S3：根据试验需求，从待研究的变坡河道中采取土质样本，在第一槽体设置符合要求的变坡河道模型，从山体或待研究区域中采取相关土石样本，根据当地地形和地质构成，在第二槽体中设置山体或坡面模型；

S4：安装布置相关试验数据收集监测设备，多数情况下，第一槽体一般做透明设置，便于观察、监测和获取试验数据，一般可在第一槽体中设置流速计，在模拟装置周围或外部可根据需求设置诸如粒子图像测速仪、自动数码相机、高速摄像机等设备，可以全面高效地监测和获取模拟试验相关数据；

S5：人工模拟降雨，模拟泥石流的形成过程及当模拟泥石流冲击变坡河道模型时，通过预先布置安装的相关试验数据收集监测设备实时监测、记录试验相关数据，以便后期分析、研究及建模，如此即可完成泥石流冲击变坡河道的模拟试验。

本申请的有益效果是：本申请通过上述设计得到的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法，使用时，可先通过机动车如卡车将整个模拟试验装置通过牵引式拖车牵引到泥石流发生地或附近，选择较为平坦的位置布置展开，根据试验要求，适当调节第一槽体和第二槽体的倾斜角度，并适当调节两个滑坡调节板的角度和位置，从待研究的变坡河道中采取土质样本，在第一槽体设置符合要求的变坡河道模型，从山体或待研究区域中采取相关土石样本，根据当地地形和地质构成，在第二槽体中设置山体或坡面模型，多数情况下，第一槽体一般做透明设置，便于观察、监测和获取试验数据，一般可在第一槽体中设置流速计，在模拟装置周围或外部可根据需求设置诸如粒子图像测速仪、自动数码相机、高速摄像机等设备，可以全面高效地监测和获取模拟试验相关数据，人工模拟降雨，模拟泥石流的形成过程及当模拟泥石流冲击变坡河道模型时，通过预先布置安装的相关试验数据收集监测设备实时监测、记录试验相关数据，以便后期分析、研究及建模，如此即可完成泥石流冲击变坡河道的模拟试验，如此可以就近采取土石样本，并在实际环境中进行泥石流冲击变坡河道的模拟试验，不但提高了获取数据的准确性和客观性，而且避免耗费大量人力物力采集运输土石样本，节约模拟试验的投入成本，提高模拟试验的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施方式提供的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置结构示意图；

图2为本申请实施方式提供的牵引式拖车和降雨模拟机构结构示意图；

图3为本申请实施方式提供的模型槽和降雨模拟机构结构示意图；

图4为本申请实施方式提供的堵头板、滑动板和第四液压缸结构示意图；

图5为本申请实施方式提供的第二槽体、第八液压缸和弹簧结构示意图；

图6为本申请实施方式提供的第二槽体、滑坡调节板和限位块结构示意图；

图7为本申请实施方式提供的调节升降机构、第二槽体和降雨模拟机构结构示意图；

图8为本申请实施方式提供的卷扬机和第一限位柱结构示意图；

图9为本申请实施方式提供的降雨模拟机构结构示意图；

图10为本申请实施方式提供的第二限位柱结构示意图；

图11为本申请实施方式提供的支架、第二框架和第二喷管结构示意图。

图中：100-牵引式拖车；110-第一连接块；120-第一液压缸；130-第一支板；140-第二液压缸；141-圆盘；150-第三液压缸；151-万向轮；160-支固板；161-第二连接块；1611-连接轴；170-第二支板；200-模型槽；210-第一槽体；220-挡板；221-堵头板；222-滑动板；223-第四液压缸；2231-固定块；230-第五液压缸；300-滑坡模拟槽；310-第二槽体；311-固定柱；312-限位块；320-滑坡调节板；400-调节升降机构；410-第六液压缸；420-第七液压缸；430-卷扬机；431-固定座；4311-第三连接块；440-第一限位柱；450-第八液压缸；460-弹簧；461-连接环；462-第四连接块；500-降雨模拟机构；510-第九液压缸；520-第一框架；530-第十液压缸；540-限位板；541-活塞棒；5411-第二限位柱；550-第一喷管；551-第一喷嘴；552-第一水管；560-支架；561-第十一液压缸；570-第二框架；580-第二喷管；581-第二喷嘴；582-第二水管；5821-第五连接块。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-图11所示，根据本申请实施例的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，包括牵引式拖车100、模型槽200、滑坡模拟槽300、调节升降机构400和降雨模拟机构500，模型槽200设置在牵引式拖车100的底盘上侧，便于在其中设置变坡河道模型，滑坡模拟槽300一端转动连接于模型槽200一端，便于调节倾斜角度，设置泥石流模拟实发地形的滑坡模型设置，调节升降机构400设置在滑坡模拟槽300上，可以调节滑坡模拟槽300的倾斜角度和内部结构的角度和位置，便于模拟不同情况下的滑坡模型，降雨模拟机构500设置在模型槽200和滑坡模拟槽300的上方，可以准确实时地模拟人工降雨，控制降雨模拟区域，便于模拟泥石流的生成。

根据本申请的一些实施例，如图1-图3所示，牵引式拖车100的底盘下侧设置有第一连接块110，第一连接块110上设置有第一液压缸120，第一液压缸120一端转动连接于第一连接块110，第一液压缸120一端通过轴承转动连接于第一连接块110，牵引式拖车100的牵引臂上分别设置有第一支板130和第二支板170，牵引式拖车100的底盘远离牵引式拖车100的牵引臂一侧两端分别设置有第二液压缸140，第一支板130两端也分别设置有第二液压缸140，第二液压缸140的活塞杆下端设置有圆盘141，将牵引式拖车100牵引到合适位置后，通过第二液压缸140将圆盘141撑紧在地面上，可以稳固整个模拟试验装置，利于模拟试验的稳定正常进行，第一支板130中部设置有第三液压缸150，第三液压缸150和第二液压缸140并列设置，第三液压缸150上端固定贯穿于第一支板130中部，第三液压缸150的活塞杆下端安装有万向轮151，需要调整整个模拟试验装置的方向时，可以收起第二液压缸140和圆盘141，然后通过第三液压缸150将万向轮151降下触地，即可简单通过人力适当调节，完毕后，再次将圆盘141通过第二液压缸140撑紧在地面上，再次通过第三液压缸150将万向轮151抬升，即可开始模拟试验。

根据本申请的一些实施例，如图2-图4所示，模型槽200包括第一槽体210，第一槽体210靠近牵引式拖车100的牵引臂一侧开设有豁口，第一槽体210远离牵引式拖车100的牵引臂一侧下侧转动连接于牵引式拖车100的底盘远离牵引式拖车100的牵引臂一侧，第一槽体210远离牵引式拖车100的牵引臂一侧下侧通过铰链或合页转动连接于牵引式拖车100的底盘远离牵引式拖车100的牵引臂一侧，第一液压缸120的活塞杆末端转动连接于第一槽体210下侧靠近牵引式拖车100的牵引臂一端，可以根据视情况需要，通过第一液压缸120适当调整第一槽体210的倾斜角度，便于模拟试验更加有效地进行，第一槽体210远离第二槽体310一端设置有挡板220，挡板220下侧转动连接于第一槽体210一端下沿，挡板220下侧通过铰链或合页转动连接于第一槽体210一端下沿，挡板220两侧贴合于第一槽体210内部两侧，第一槽体210的侧板超出挡板220外侧的长度不小于挡板220的高度，牵引式拖车100的底盘远离第二槽体310一侧并列设置有两个支固板160，支固板160一端固定连接于牵引式拖车100的底盘一侧，支固板160一端通过焊接、铆接或紧固螺栓固定连接于牵引式拖车100的底盘一侧，支固板160远离牵引式拖车100的底盘一端下侧设置有第二连接块161，两个第二连接块161之间设置有连接轴1611，连接轴1611两端分别固定连接于两个第二连接块161，连接轴1611两端分别通过焊接或铆接固定连接于两个第二连接块161，连接轴1611和挡板220之间设置有第五液压缸230，第五液压缸230一端转动连接于连接轴1611中部，第五液压缸230一端通过轴承转动连接于连接轴1611中部，第五液压缸230的活塞杆末端转动连接于挡板220外侧，第五液压缸230的活塞杆末端通过轴承转动连接于挡板220外侧，一般情形下，多进行的是泥石流从侧向冲击变坡河道的模拟试验，在一些特殊情形下，需要进行泥石流顺向冲击变坡河道的模拟试验，此时可以通过第五液压缸230将挡板220拉平，支固板160可以稳固地平托支撑挡板220，使第一槽体210形成向远离第二槽体310的方向的通路开口，以便进行模拟试验，挡板220内侧上沿两端分别设置有堵头板221，堵头板221一侧贴合于第一槽体210内部一侧，堵头板221下侧设置有滑动板222，滑动板222上侧贴合于堵头板221下侧，堵头板221上侧靠近挡板220一侧设置有固定块2231，固定块2231一侧贴合于第一槽体210内侧，固定块2231另一侧设置有第四液压缸223，第四液压缸223的活塞杆末端固定连接于滑动板222远离固定块2231一侧，第四液压缸223的活塞杆末端通过焊接或铆接固定连接于滑动板222远离固定块2231一侧，通过第四液压缸223控制滑动板222的伸出程度，可以调整挡板220放下后形成的第一槽体210的质料出口处的大小，便于在第一槽体210中设置顺向于第二槽体310的变坡河道模型的形状和坡度。

根据本申请的一些实施例，如图2-图3、图5-图8所示，滑坡模拟槽300包括第二槽体310和滑坡调节板320，第二槽体310一端下沿转动连接于第一槽体210靠近牵引式拖车100的牵引臂一侧的豁口下沿，第二槽体310一端下沿通过铰链或合页转动连接于第一槽体210靠近牵引式拖车100的牵引臂一侧的豁口下沿，第二槽体310远离第一槽体210一端做封堵处理，两个滑坡调节板320对称设置在第二槽体310内部，滑坡调节板320下侧贴合于第二槽体310内部下侧，根据试验要求，可适当调节第二槽体310的倾斜角度，配合滑坡调节板320，即可在第二槽体310中模拟设置不同情形的泥石流滑坡模型。

根据本申请的一些实施例，如图2-图3、图5-图8所示，现有的泥石流模拟试验装置多为固定安装结构，难以变换、移动和折叠，模拟坡道的结构也难以设置可变泥石流坡道模型，故而难以进行实地环境的模拟试验，多在试验室内进行，模拟试验装置牵引移动时，需将装置结构适当折叠，便于牵引至户外实地进行模拟试验，调节升降机构400包括第六液压缸410、第七液压缸420、卷扬机430、第八液压缸450和弹簧460，两个第六液压缸410并列设置，第六液压缸410下端转动连接于第二支板170一端，第六液压缸410下端通过轴承转动连接于第二支板170一端，卷扬机430设置在第六液压缸410的活塞杆顶端，两个卷扬机430分别传动连接于第二槽体310两侧，两个第七液压缸420并列设置，第七液压缸420下端转动连接于牵引式拖车100的牵引臂上侧，第七液压缸420下端通过轴承转动连接于牵引式拖车100的牵引臂上侧，第七液压缸420的活塞杆顶端转动连接于第六液压缸410一侧，四个第八液压缸450对称设置在第二槽体310内部，第八液压缸450一端转动连接于第二槽体310内部一侧，第八液压缸450一端通过牛眼轴承转动连接于第二槽体310内部一侧，第八液压缸450的活塞杆顶端转动连接于滑坡调节板320下侧，第八液压缸450的活塞杆顶端通过牛眼轴承转动连接于滑坡调节板320下侧，弹簧460上端转动连接于第八液压缸450，弹簧460下端转动连接于第二槽体310内部底侧，通过第六液压缸410可以调节第二槽体310的整体倾斜角度，便于根据实际试验要求在第二槽体310内设置不同坡度的泥石流模拟滑道模型，第二槽体310两侧对称设置有固定柱311，固定柱311一端转动连接于第二槽体310外侧，第二槽体310两侧还对称设置有限位块312，第六液压缸410的活塞杆顶端设置有固定座431，卷扬机430安装在固定座431内部，卷扬机430的钢丝绳外端固定连接于固定柱311一侧，卷扬机430的钢丝绳外端通过铆接固定连接于固定柱311一侧，固定座431上侧设置有第三连接块4311，第三连接块4311靠近第二槽体310一侧设置有第一限位柱440，第一限位柱440一端固定连接于第三连接块4311，第一限位柱440一端通过焊接或铆接固定连接于第三连接块4311，第三连接块4311另一端和限位块312下侧对应设置，当模拟试验装置处于非使用状态时，第二槽体310是折叠在第一槽体210内部的，当模拟试验装置被牵引到合适位置后，通过第六液压缸410配合卷扬机430把第二槽体310从第一槽体210中提升，同时配合第七液压缸420改变第六液压缸410的角度，使第二槽体310翻转，然后卷扬机430收紧钢丝绳，使限位块312搭在第一限位柱440上，进而完成第二槽体310的展开，模拟试验完毕后，反向操作，即可使第二槽体310再次折叠进入第一槽体210中，便于牵引移动整个模拟试验装置，弹簧460上端设置有连接环461，第八液压缸450转动贯穿于连接环461，第二槽体310内部底侧设置有第四连接块462，弹簧460下端转动连接于第四连接块462，通过第八液压缸450相互配合，不但可以调节两个滑坡调节板320顺向第二槽体310的角度，形成第二槽体310内上下端宽窄不同的空间形状，也可调节两个滑坡调节板320相对于第二槽体310内部两侧的角度，进而可以根据试验需求，灵活设置模拟坡道模型，滑坡调节板320采用上窄下宽的设置，调节滑坡调节板320的过程中，弹簧460的拉力可以始终向第二槽体310内部底侧拉紧第八液压缸450，使滑坡调节板320的底侧始终贴合于第二槽体310内部底侧。

根据本申请的一些实施例，如图2-图3、图7和图9-图11所示，现有的模拟泥石流形成过程的试验中，多采用漫洒的方式进行人工模拟降雨，模拟降雨机构多是固定安装，不但占用场地面积、空间大，而且模拟降雨的覆盖区域难以调节，耗水量大，难以移动至室外实地进行人工模拟降雨，降雨模拟机构500包括第九液压缸510、第一框架520、第十液压缸530、限位板540、第一喷管550、支架560、第二框架570和第二喷管580，两个第九液压缸510并列设置在第二槽体310远离第一槽体210一端两侧，第一框架520一侧两端分别固定连接于两个第九液压缸510的活塞杆顶端，第一框架520一侧两端分别通过焊接或铆接固定连接于两个第九液压缸510的活塞杆顶端，第一框架520和第二槽体310并列设置，若干个第一喷管550均匀并列设置在第一框架520内部，第一喷管550两端分别固定贯穿于第一框架520两侧，第一喷管550靠近第二槽体310一侧均匀设置有若干个第一喷嘴551，两个限位板540分别设置在第一框架520两侧，限位板540上开设有长圆孔，限位板540中部转动连接于第一框架520，第一喷管550两端分别设置有活塞棒541，活塞棒541一端滑动贯穿于第一喷管550，活塞棒541另一端传动连接于限位板540，两个第十液压缸530分别设置在第一框架520一端两侧，第十液压缸530一端转动连接于第一框架520，第十液压缸530的活塞杆末端转动连接于限位板540一端，支架560两侧下端固定连接于牵引式拖车100的底盘远离第二槽体310一侧两端，支架560两侧下端通过焊接或紧固螺栓固定连接于牵引式拖车100的底盘远离第二槽体310一侧两端，第二框架570一侧转动连接于支架560上侧，第二框架570一侧通过轴承转动连接于支架560上侧，若干个第二喷管580均匀并列设置在第二框架570内部，第二喷管580两端固定连接于第二框架570内部两侧，第二喷管580两端通过焊接或铆接固定连接于第二框架570内部两侧，第二喷管580靠近第一槽体210一侧均匀设置有若干个第二喷嘴581，支架560两侧分别设置有第十一液压缸561，第十一液压缸561一端转动连接于支架560一侧，第十一液压缸561一端通过轴承转动连接于支架560一侧，第十一液压缸561的活塞杆顶端转动连接于第二框架570一侧，活塞棒541靠近限位板540一端设置有第二限位柱5411，第二限位柱5411外侧贴合于限位板540的长圆孔内侧，若干个第一喷管550上方设置有第一水管552，第一水管552依次连通于若干个第一喷管550，若干个第二喷管580上方设置有第二水管582，第二水管582依次连通于若干个第二喷管580，进行人工模拟降雨时，可就近从河道中取水或通过牵引卡车自带水源，第一喷管550通过第一水管552接通水源后，自第一喷嘴551喷洒模拟降雨，可根据滑坡调节板320的调节形态设置的泥石流模拟坡道模型形状，通过第十液压缸530调节限位板540的转动角度，进而通过第二限位柱5411控制活塞棒541在第一喷管550两端的伸缩，进而控制第二槽体310上方的模拟降雨区域，达到精准模拟降雨、节约用水的目的，提高环境效益，第二水管582靠近支架560一端设置有第五连接块5821，第二水管582固定贯穿于第五连接块5821，第五连接块5821转动连接于支架560上侧，第二槽体310翻转调节时，可通过第十一液压缸561将第二框架570向上翻转，待第一槽体210中的变坡河道模型布置完毕后，再次通过第十一液压缸561将第二框架570放平，即可根据试验要求在变坡河道模型上方模拟人工降雨。

第二方面，本申请实施例另提供泥石流冲击变坡河道模拟试验的方法，包括上述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置；及以下步骤：

S1：将整个模拟试验装置通过牵引式拖车100牵引到泥石流发生地或附近，选择较为平坦的位置布置展开，可根据实际需要通过第一液压缸120适当调节第一槽体210的倾斜角度；

S2：根据试验要求设置调整第二槽体310的倾斜角度，并适当调节两个滑坡调节板320的角度和位置，以模拟适当的土石滑坡状态；

S3：根据试验需求，从待研究的变坡河道中采取土质样本，在第一槽体210设置符合要求的变坡河道模型，从山体或待研究区域中采取相关土石样本，根据当地地形和地质构成，在第二槽体310中设置山体或坡面模型；

S4：安装布置相关试验数据收集监测设备，多数情况下，第一槽体210一般做透明设置，便于观察、监测和获取试验数据，一般可在第一槽体210中设置流速计，在模拟装置周围或外部可根据需求设置诸如粒子图像测速仪、自动数码相机、高速摄像机等设备，可以全面高效地监测和获取模拟试验相关数据；

S5：人工模拟降雨，模拟泥石流的形成过程及当模拟泥石流冲击变坡河道模型时，通过预先布置安装的相关试验数据收集监测设备实时监测、记录试验相关数据，以便后期分析、研究及建模，如此即可完成泥石流冲击变坡河道的模拟试验。

具体的，该泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置及模拟试验的方法的工作原理：使用时，可先通过机动车如卡车将整个模拟试验装置通过牵引式拖车100牵引到泥石流发生地或附近，选择较为平坦的位置布置展开，通过第二液压缸140将圆盘141撑紧在地面上，将整个模拟试验装置稳固在地面上，需要调整整个模拟试验装置的方向时，可以收起第二液压缸140和圆盘141，然后通过第三液压缸150将万向轮151降下触地，即可简单通过人力适当调节，完毕后，再次将圆盘141通过第二液压缸140撑紧在地面上，再次通过第三液压缸150将万向轮151抬升，即可开始模拟试验，根据试验要求，通过第一液压缸120适当调整第一槽体210的倾斜角度，通过第六液压缸410可以调节第二槽体310的整体倾斜角度，当模拟试验装置处于非使用状态时，第二槽体310是折叠在第一槽体210内部的，当模拟试验装置被牵引到合适位置后，通过第六液压缸410配合卷扬机430把第二槽体310从第一槽体210中提升，同时配合第七液压缸420改变第六液压缸410的角度，使第二槽体310翻转，然后卷扬机430收紧钢丝绳，使限位块312搭在第一限位柱440上，进而完成第二槽体310的展开，模拟试验完毕后，反向操作，即可使第二槽体310再次折叠进入第一槽体210中，便于牵引移动整个模拟试验装置，通过第八液压缸450相互配合，不但可以调节两个滑坡调节板320顺向第二槽体310的角度，形成第二槽体310内上下端宽窄不同的空间形状，也可调节两个滑坡调节板320相对于第二槽体310内部两侧的角度，进而可以根据试验需求，灵活设置模拟坡道模型，滑坡调节板320采用上窄下宽的设置，调节滑坡调节板320的过程中，弹簧460的拉力可以始终向第二槽体310内部底侧拉紧第八液压缸450，使滑坡调节板320的底侧始终贴合于第二槽体310内部底侧，从待研究的变坡河道中采取土质样本，在第一槽体210设置符合要求的变坡河道模型，从山体或待研究区域中采取相关土石样本，根据当地地形和地质构成，在第二槽体310中设置山体或坡面模型，需要进行泥石流顺向冲击变坡河道的模拟试验，此时可以通过第五液压缸230将挡板220拉平，支固板160可以稳固地平托支撑挡板220，使第一槽体210形成向远离第二槽体310的方向的通路开口，通过第四液压缸223控制滑动板222的伸出程度，可以调整挡板220放下后形成的第一槽体210的质料出口处的大小，便于在第一槽体210中设置顺向于第二槽体310的变坡河道模型的形状和坡度，多数情况下，第一槽体210一般做透明设置，便于观察、监测和获取试验数据，一般可在第一槽体210中设置流速计，在模拟装置周围或外部可根据需求设置诸如粒子图像测速仪、自动数码相机、高速摄像机等设备，可以全面高效地监测和获取模拟试验相关数据，第一喷管550通过第一水管552接通水源后，自第一喷嘴551喷洒模拟降雨，可根据滑坡调节板320的调节形态设置的泥石流模拟坡道模型形状，通过第十液压缸530调节限位板540的转动角度，进而通过第二限位柱5411控制活塞棒541在第一喷管550两端的伸缩，进而控制第二槽体310上方的模拟降雨区域，达到精准模拟降雨、节约用水的目的，提高环境效益，第二槽体310翻转调节时，可通过第十一液压缸561将第二框架570向上翻转，待第一槽体210中的变坡河道模型布置完毕后，再次通过第十一液压缸561将第二框架570放平，即可根据试验要求在变坡河道模型上方模拟人工降雨，模拟泥石流的形成过程及当模拟泥石流冲击变坡河道模型时，通过预先布置安装的相关试验数据收集监测设备实时监测、记录试验相关数据，以便后期分析、研究及建模，如此即可完成泥石流冲击变坡河道的模拟试验，如此可以就近采取土石样本，并在实际环境中进行泥石流冲击变坡河道的模拟试验，不但提高了获取数据的准确性和客观性，而且避免耗费大量人力物力采集运输土石样本，节约模拟试验的投入成本，提高模拟试验的效率。

需要说明的是，卷扬机430具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

卷扬机430的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，包括

牵引式拖车（100），所述牵引式拖车（100）的底盘下侧设置有第一连接块（110），所述第一连接块（110）上设置有第一液压缸（120），所述第一液压缸（120）一端转动连接于所述第一连接块（110），所述牵引式拖车（100）的牵引臂上分别设置有第一支板（130）和第二支板（170）；

模型槽（200），所述模型槽（200）包括第一槽体（210），所述第一槽体（210）靠近所述牵引式拖车（100）的牵引臂一侧开设有豁口，所述第一槽体（210）远离所述牵引式拖车（100）的牵引臂一侧下侧转动连接于所述牵引式拖车（100）的底盘远离所述牵引式拖车（100）的牵引臂一侧，所述第一液压缸（120）的活塞杆末端转动连接于所述第一槽体（210）下侧靠近所述牵引式拖车（100）的牵引臂一端；

滑坡模拟槽（300），所述滑坡模拟槽（300）包括第二槽体（310）和滑坡调节板（320），所述第二槽体（310）一端下沿转动连接于所述第一槽体（210）靠近所述牵引式拖车（100）的牵引臂一侧的豁口下沿，所述第二槽体（310）远离所述第一槽体（210）一端做封堵处理，两个所述滑坡调节板（320）对称设置在所述第二槽体（310）内部，所述滑坡调节板（320）下侧贴合于所述第二槽体（310）内部下侧。

2.根据权利要求1所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述牵引式拖车（100）的底盘远离所述牵引式拖车（100）的牵引臂一侧两端分别设置有第二液压缸（140），所述第一支板（130）两端也分别设置有所述第二液压缸（140），所述第二液压缸（140）的活塞杆下端设置有圆盘（141）。

3.根据权利要求2所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述第一支板（130）中部设置有第三液压缸（150），第三液压缸（150）和所述第二液压缸（140）并列设置，所述第三液压缸（150）上端固定贯穿于所述第一支板（130）中部，所述第三液压缸（150）的活塞杆下端安装有万向轮（151）。

4.根据权利要求1所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述牵引式拖车（100）的底盘远离所述第二槽体（310）一侧并列设置有两个支固板（160），所述支固板（160）一端固定连接于所述牵引式拖车（100）的底盘一侧。

5.根据权利要求4所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述支固板（160）远离所述牵引式拖车（100）的底盘一端下侧设置有第二连接块（161），两个所述第二连接块（161）之间设置有连接轴（1611），所述连接轴（1611）两端分别固定连接于两个所述第二连接块（161）。

6.根据权利要求5所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述第一槽体（210）远离所述第二槽体（310）一端设置有挡板（220），所述挡板（220）下侧转动连接于所述第一槽体（210）一端下沿，所述挡板（220）两侧贴合于所述第一槽体（210）内部两侧，所述第一槽体（210）的侧板超出所述挡板（220）外侧的长度不小于所述挡板（220）的高度。

7.根据权利要求6所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述挡板（220）内侧上沿两端分别设置有堵头板（221），所述堵头板（221）一侧贴合于所述第一槽体（210）内部一侧，所述堵头板（221）下侧设置有滑动板（222），所述滑动板（222）上侧贴合于所述堵头板（221）下侧。

8.根据权利要求7所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述堵头板（221）上侧靠近所述挡板（220）一侧设置有固定块（2231），所述固定块（2231）一侧贴合于所述第一槽体（210）内侧，所述固定块（2231）另一侧设置有第四液压缸（223），所述第四液压缸（223）的活塞杆末端固定连接于所述滑动板（222）远离所述固定块（2231）一侧。

9.根据权利要求8所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置，其特征在于，所述连接轴（1611）和所述挡板（220）之间设置有第五液压缸（230），所述第五液压缸（230）一端转动连接于所述连接轴（1611）中部，所述第五液压缸（230）的活塞杆末端转动连接于所述挡板（220）外侧。

10.泥石流冲击变坡河道模拟试验的方法，其特征在于，包括

权利要求1-9任意一项所述的泥石流冲击变坡河道的模拟试验装置；及以下步骤：

S1：将整个模拟试验装置通过牵引式拖车（100）牵引到泥石流发生地或附近，选择较为平坦的位置布置展开，根据实际需要通过第一液压缸（120）适当调节第一槽体（210）的倾斜角度；

S2：根据试验要求设置调整第二槽体（310）的倾斜角度，并适当调节两个滑坡调节板（320）的角度和位置，以模拟适当的土石滑坡状态；

S3：根据试验需求，从待研究的变坡河道中采取土质样本，在第一槽体（210）设置符合要求的变坡河道模型，从山体或待研究区域中采取相关土石样本，根据当地地形和地质构成，在第二槽体（310）中设置山体或坡面模型；

S4：安装布置相关试验数据收集监测设备，第一槽体（210）透明设置，便于观察、监测和获取试验数据，在第一槽体（210）中设置流速计，在模拟装置周围或外部可根据需求设置粒子图像测速仪、自动数码相机、高速摄像机，可以全面高效地监测和获取模拟试验相关数据；

S5：人工模拟降雨，模拟泥石流的形成过程及当模拟泥石流冲击变坡河道模型时，通过预先布置安装的相关试验数据收集监测设备实时监测、记录试验相关数据，以便后期分析、研究及建模，如此即可完成泥石流冲击变坡河道的模拟试验。

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