CN103411812B - 一种高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供重要物理力学参数的高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法。该配制方法对原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和级配分布情况进行室内实验分析，选取试验模型用相似材料；并确定拟配制试验模型的总厚度，并根据原型滑坡堆积体中的分层厚度换算出试验模型中各分层厚度；接着计算出试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒含量，以及各分层不同粒径范围内的颗粒质量，最后对试验模型的各层进行配制。该方法更加贴切的实现了对高速远程滑坡整体堆积特性的模拟，为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供了重要的物理力学参数，适合在高速远程滑坡动力学机理研究领域推广应用。

Description

一种高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法
技术领域
本发明涉及高速远程滑坡动力学机理研究领域，具体涉及一种高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法。
背景技术
在高速远程滑坡的动力学研究中，国内外学者已开展了大量的实验研究，取得了丰硕的研究成果，然而，在前人的研究成果中，对于试验用相似材料的选取，往往都是以滑坡堆积体中组成颗粒的物理力学特性为依据，选择试验用相似材料，以期所选用相似材料能最大限度模拟滑坡堆积碎屑的真实物理力学特性。该方法虽然实现了对高速远程滑坡堆积碎屑物理力学特性的模拟，但是，该方法仅仅考虑了高速远程滑坡堆积碎屑的物理力学特性，忽略了高速远程滑坡堆积体中颗粒粒径分布范围极广这一特点，其颗粒粒径从粉粒级颗粒到数十公分、甚至数米长的巨大块石均有分布，该级配组成特点对滑体的整体特性有着重要影响，因此，利用现有的配制方法配制的高速远程滑坡裹气流化试验用样进行相关试验时，所得实验成果不能很好地为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供重要物理力学参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供重要物理力学参数的高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，包括以下步骤：
A、对原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和原型滑坡堆积体的级配分布情况进行室内实验分析，得出原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性以及原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况；
B、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性选取试验模型用的相似材料；
C、根据原型滑坡运动路径上不同部位碎屑堆积宽度和厚度为参照确定拟配置试验模型的总厚度，具体确定方式为模型宽度/原型宽度=模型厚度/原型厚度，并根据原型滑坡堆积体中的分层厚度，换算出试验模型中各分层厚度；
D、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况以及步骤C中得出的试验模型中各分层厚度，计算出试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒含量，并按照原型滑坡中各分层中不同粒径范围内的颗粒质量，确定试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒质量，接着，先称取最下面一层中不同粒径范围内的颗粒质量，充分混合后，倒入流化床中，并抹平，然后自下而上依次完成试验模型各层的配制；
E、将配制好的试验模型压密至指定厚度后静置，使颗粒在自重力作用下进行自我调整。
进一步的是，在步骤B中，试验模型用的相似材料为0.1-7mm粒径范围内的光学石英砂。
进一步的是，在步骤E中，将配制好的试验模型压密至指定厚度后，静置时间为20h。
本发明的有益效果：该高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，突破了前人忽略堆积体级配分布的特点，同时考虑了原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和原型滑坡堆积体的级配分布情况，因此，更加贴切的实现了对高速远程滑坡整体堆积特性的模拟，为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供了重要的物理力学参数，对于进一步掌握高速远程滑坡动力学机理具有潜在的巨大推动力。
具体实施方式
该高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，包括以下步骤：
A、对原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和原型滑坡堆积体的级配分布情况进行室内实验分析，得出原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性以及原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况；
B、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性选取试验模型用的相似材料；
C、根据原型滑坡运动路径上不同部位碎屑堆积宽度和厚度为参照确定拟配置试验模型的总厚度，具体确定方式为模型宽度/原型宽度=模型厚度/原型厚度，并根据原型滑坡堆积体中的分层厚度，换算出试验模型中各分层厚度；
D、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况以及步骤C中得出的试验模型中各分层厚度，计算出试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒含量，并按照原型滑坡中各分层中不同粒径范围内的颗粒质量，确定试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒质量，接着，先称取最下面一层中不同粒径范围内的颗粒质量，充分混合后，倒入流化床中，并抹平，然后自下而上依次完成试验模型各层的配制；
E、将配制好的试验模型压密至指定厚度后静置，使颗粒在自重力作用下进行自我调整。
该高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，突破了前人忽略堆积体级配分布的特点，同时考虑了原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和原型滑坡堆积体的级配分布情况，因此，更加贴切的实现了对高速远程滑坡整体堆积特性的模拟，为高速远程滑坡动力学特性的进一步研究提供了重要的物理力学参数，对于进一步掌握高速远程滑坡动力学机理具有潜在的巨大推动力。
在上述实施方式中，为了更好的实现对碎屑颗粒物理力学特性的模拟，在步骤B中，试验模型用的相似材料优选为0.1-7mm粒径范围内的光学石英砂，该光学石英砂的颗粒密度为2.65g/cm3，与滑坡碎屑的颗粒密度较为接近，此外，该光学石英砂破碎后未经磨圆，颗粒棱角分明，以棱角状—次棱角状为主，与滑坡碎屑的颗粒磨圆度情况比较相符。
另外，在步骤E中，为了保证试验模型达到最好的配制效果，通常需要将配制好的试验模型压密至指定厚度后，静置时间为20h。
实施例
通过对汶川地震过程中发生的若干大型高速远程滑坡实例的实地考察，选定谢家店子滑坡和牛圈沟滑坡为研究对象，对两大滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和堆积体的级配分布情况进行了室内实验分析；综合考虑两大高速远程滑坡实例堆积碎屑的物理力学特性，选定0.1-7mm粒径范围内的光学石英砂为试验模型用的相似材料，以实现对碎屑颗粒物理力学特性的模拟；该石英砂颗粒密度为2.65g/cm3，与滑坡碎屑的颗粒密度较为接近，此外，该石英砂破碎后未经磨圆，颗粒棱角分明，以棱角状—次棱角状为主，与滑坡碎屑的颗粒磨圆度情况比较相符；在试验模型用相似材料确定后，以谢家店子滑坡和牛圈沟滑坡运动路径上不同部位碎屑堆积宽度和厚度为参照，模型与原型的横宽比与厚度比采用相同相似比，即模型宽度/原型宽度=模型厚度/原型厚度，来确定拟配置试验模型的总厚度，以谢家店子滑坡某处碎屑堆积情况为参照，滑坡实例中该处堆积体宽度为90m，厚度为25m，试验模型中流化床直径为170mm，所述流化床直径即为试验模型的宽度，模型与原型的厚度比与宽度比采用相同比例系数，则可得试样模型的总厚度约为47.2mm，在试验模型总厚度确定后，参照实例中各分层厚度换算出模型中各分层厚度，再根据各分层中碎屑的颗粒级配，计算出试验模型各分层中不同粒径范围内的颗粒含量，并按照实例各分层中不同粒径范围内的颗粒质量，确定试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒质量，计算结果如表1所示：
表1试样模型各分层不同粒径范围内颗粒质量分布情况
计算好后，先称取最下面一层中不同粒径范围内的颗粒质量，充分混合后，倒入流化床中，并抹平，然后自下而上依次完成试验模型各层的配制；在试样模型配制好后，将其压密至指定厚度后，静置20h，使颗粒在自重力作用下进行一定程度的自我调整后，进行试验。

Claims (3)

1.一种高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、对原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性和原型滑坡堆积体的级配分布情况进行室内实验分析，得出原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性以及原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况；
B、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体组成颗粒的物理力学特性选取试验模型用的相似材料；
C、根据原型滑坡运动路径上不同部位碎屑堆积宽度和厚度为参照确定拟配置试验模型的总厚度，具体确定方式为模型宽度/原型宽度=模型厚度/原型厚度，并根据原型滑坡堆积体中的分层厚度，换算出试验模型中各分层厚度；
D、根据步骤A中得出的原型滑坡堆积体中自下而上各分层的颗粒级配分布情况以及步骤C中得出的试验模型中各分层厚度，计算出试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒含量，并按照原型滑坡中各分层中不同粒径范围内的颗粒质量，确定试验模型中各分层不同粒径范围内的颗粒质量，接着，先称取最下面一层中不同粒径范围内的颗粒质量，充分混合后，倒入流化床中，并抹平，然后自下而上依次完成试验模型各层的配制；
E、将配制好的试验模型压密至指定厚度后静置，使颗粒在自重力作用下进行自我调整。
2.如权利要求1所述的高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，其特征在于：在步骤B中，试验模型用的相似材料为0.1-7mm粒径范围内的光学石英砂。
3.如权利要求1或2所述的高速远程滑坡裹气流化试验用样的配制方法，其特征在于：在步骤E中，将配制好的试验模型压密至指定厚度后，静置时间为20h。
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