CN105628896A - 模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，包括物源箱、设置在物源箱上方的人工降雨模拟装置、设置在物源箱上部的上游泥石流运移模拟装置、连接到物源箱内的十字板头剪切流变仪、设置在物源箱内的多物理量监测系统、以及分别与人工降雨模拟装置、上游泥石流运移模拟装置、和十字板头剪切流变仪和多物理量监测系统连接的测控系统。本发明提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，能够较准确的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动作用和机理，可以揭示泥石流灾害形成过程中的沿程侵蚀现象。

Description

模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统

技术领域

本发明涉及泥石流扰动研究技术领域，特别涉及一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统。

背景技术

泥石流灾害是我国山区频发的自然灾害之一，每年因泥石流造成大量的人伤亡和财产损失。据崔鹏(2005)研究，在2004年我国有调查报道的泥石流灾害造成了284人死亡，216人失踪，26.6万人受灾，直接经济损失达40多亿。近年来，尤其是在汶川地震后大量松散固体物质形成于岸坡或者进入沟床，这为泥石流的爆发提供了大量物源。泥石流灾害的形成是产流、汇流和沿程侵蚀结果，并非所有的泥石流都具有巨大致灾特征，往往是随着沿程侵蚀，沟床堆积物的进入使得泥石流规模不断增大，进而使其危害性增加。上游泥石流对于沟床堆积物的扰动作用主有：(1)为沟床堆积物提供起动力、(2)使堆积物内部孔隙水压力增加，(3)造成堆积物内部应力的重分布。基于以下三方面的原因，目前对于上述作用的定量化和规律性研究尚且不足：

1、上游泥石流作用的施加难于定量化，例如在现场或模型试验中难以准确的获取一阵泥石流不同部位的流深、流速等基本变量。

2、泥石流流经堆积物时，会产生物质交换，即：一方面会造成堆积物的起动，另一方面又会在沟床淤积，这使得更加难以区分沟床堆积物的起动深度。

3、由于沟床堆积物的起动，使得在现场或者模型试验中的传感器布设困难，一方面如果传感器布设深度过深，不能获取起动部分堆积物内部的各物理量的演化规律，另一方面如果传感器布设于起动深度范围内，随着沟床堆积物的起动传感器随之被带动易使之损坏，进而影响试验数据的进一步采集。

目前，国内已有多位学者开展了大量的关于影响泥石流起动因素的研究，其中部分针对沟床堆积物起动的研究或有助于阐述沟床堆积物的起动机理，主要采用研究方法有：室内实验、模型试验。室内实验虽然不能直接获得沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动规律，但是通过模拟研究物源在循环荷载作用下的孔隙水压力、强度特性的演化特征有助于阐述其起动机理。其中陈宁生(2004)采用动三轴试验研究泥石流物源区土体在震动荷载下的有效强度演化规律。Sassa(1998)研制了double-cylinderrotating仪，研究在扰动作用下土体孔隙水压力变化特征。沟床堆积物在上游泥石流扰动下，其强度变化和孔隙水压力的聚集使其易于起动。在模型试验方面，Takahashi(1978)研究了地表径流扰动下堆积物的起动规律，并获得堆积物起动颗粒粒径与径流深度的关系；Egashira(2001)开展针对沟床堆积物起动的泥石流的试验研究，该研究在一定坡度的沟床堆积物上进行，将流经沟床的稀性泥石流作为其扰动因素，通过该研究获得扰动中所含固体颗粒粒径和沟床堆积物起动粒径的关系。HualiPan(2013)开展一项模型试验，该实验在沟床上设置坝体，在坝体上游供给泥石流，旨在研究上游泥石流对坝后堆积物起动深度的影响，并获得相关规律。

前述研究方法为沟床堆积物起动机理的阐述提供了大量理论依据，研究方法各有利弊，室内实验可以测得参数，易于获得多个物理量的量化规律，但是不能提供开放的实验环境，因为难于模拟泥石流起动的现场条件；模型实验可以仿真泥石流沟床的现场条件，提供开放的环境，可以施加人工降雨，但该方法对于某些参数的量化无能为力，无法准确确定作为扰动的上游泥石流的流深和流速分布等参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，以便模拟和研究泥石流沿程侵蚀造成沟床堆积物的起动规律。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，包括物源箱、对所述物源箱内物源喷水的人工降雨模拟装置、设置在所述物源表层用于模拟泥石流运移作用的上游泥石流运移模拟装置、伸入所述物源箱内使所述物源起动的十字板头剪切流变仪、设置在物源箱内用于监测所述物源内部含水量、土压力和孔隙水压力的多物理量监测系统、以及分别与所述人工降雨模拟装置、上游泥石流运移模拟装置、十字板头剪切流变仪和多物理量监测系统连接的测控系统。

进一步地，所述人工降雨模拟装置包括设置在所述物源箱上方的多个降雨喷头以及通过输水管网与所述降雨喷头连接的水泵。

进一步地，所述上游泥石流运移模拟装置包括设置在所述物源箱内部物源表层的至少一滚筒和设置在物源箱外部的电机，所述滚筒轴心设置筒轴，所述滚筒通过所述筒轴两端设置的牵引线连接于所述电机的电机轴延伸轴。

进一步地，所述滚筒的数量为1-5个，所述滚筒为中空式滚筒，所述滚筒的一端设有滚筒密封口。

进一步地，所述十字板头剪切流变仪包括设置在所述物源箱内的十字板头，通过连接杆与所述十字板头连接的力矩电机，所述力矩电机通过支撑杆固定在承载柱上，所述力矩电机上设置有扭矩传感器用于检测所述十字板头起动后的力矩值，所述力矩电机上设置有光电编码器用于检测所述十字板头产生的扭转位移。

进一步地，所述多物理量监测系统包括用于监测物源内部含水量变化的含水量传感器、用于监测物源内部孔隙水压力变化的水压力传感器和用于监测物源水平方向和竖直方向土压力变化的土压力传感器。

进一步地，所述多物理量监测系统在所述物源箱内与所述十字板头处于同一高度且正对所述十字板头。

进一步地，所述测控系统包括测控模块以及与所述测控模块连接用于显示所述测控模块数据的显示终端，所述测控模块分别与所述人工降雨模拟装置的水泵连接用于调节人工降雨的降雨强度、与所述上游泥石流运移模拟装置的电机连接用于控制泥石流运移速率、与所述十字板头剪切流变仪的力矩电机连接用于控制所述力矩电机的力矩输出。

进一步地，所述测控模块分别与所述的含水量传感器、水压力传感器和土压力传感器连接，用于采集所述含水量传感器、土压力传感器和水压力传感器监测的物源内部的含水量、土压力和孔隙水压力变化数据，所述测控模块分别与所述十字板头剪切流变仪的光电编码器和扭矩传感器，用于采集所述光电编码器检测的扭转位移和所述扭矩传感器检测的力矩值。

进一步地，所述物源箱底部四周设置有可启闭的排水孔，所述物源箱的一个侧面不同高度位置设置有可启闭的设备孔。

本发明提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，具有如下特点：

1、本系统的核心设备为上游泥石流运移模拟装置，该装置可以准确模拟上游泥石流的流深、流深分布和流速，实现所模拟的上游泥石流的量化，有利于在上游泥石流扰动下的沟床堆积物起动规律的研究。

2、本系统的上游泥石流运移模拟装置本质上是一种荷载的施加方式，该荷载为动力荷载，该动力荷载施加方便，对环境要求宽松，易测。上游泥石流运移模拟装置与人工降雨装置的配合使用可实现沟床堆积体在上游泥石流扰动下起动的现场条件。

3、本系统采用十字板头剪切流变仪用以模拟沟床堆积物起动的动力条件，使得泥石流的模拟不需要长距离的人工沟床设置，同时只需要控制十字板头剪切流变仪的力矩输出即可模拟不同坡度的泥石流的扰动能力，因此不需要设置不同坡度的人工沟床，因此使得模拟试验工作量大为节省。

4、本系统采用十字板头剪切流变仪，可以准确测定十字板头周围土体的变形，因此可以准确判断沟床堆积物的起动状态和起动时刻。使得研究沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动规律具有可行性。

5、本系统布设于物源内部的孔隙水压力、含水量、土压力传感器可以测定物源内多种物理量的变化规律。这些数据与上游泥石流运移模拟装置和十字板头剪切流变仪所采集数据进行比照，可以准确的获取上游泥石流对沟床堆积物扰动的作用和机理。

6、本系统各个组成部分可以拆卸且轻便易于运输、安装，操作简单，实用方便，适用性强，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的结构简图。

图2为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的结构详图。

图3为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的俯视图。

图4为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的人工降雨模拟装置的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的上游泥石流运移模拟装置的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的上游泥石流运移模拟装置的的滚筒主视图。

图7为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的上游泥石流运移模拟装置的的滚筒侧视图。

图8为本发明实施例提供的模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的十字板头剪切流变仪的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，包括物源箱1、设置在物源箱1上方的人工降雨模拟装置2、设置在物源箱1上部的上游泥石流运移模拟装置3、连接到物源箱1内的十字板头剪切流变仪4、设置在物源箱1内的多物理量监测系统5、以及分别与人工降雨模拟装置2、上游泥石流运移模拟装置3、十字板头剪切流变仪4和多物理量监测系统5连接的测控系统6。

参见图2和图3，物源槽1包括用于盛装土体物源的没有上盖的物源装载箱101，物源装载箱101的底部四周设置有可启闭的排水孔102，可启闭的排水孔102可以控制土体物源的排水状态，配合人工降雨模拟装置2的降雨强度可以控制物源的水土比和渗流状态，以此实现野外沟床堆积物的起动时的条件。并且物源装载箱101的一个侧面在不同高度位置上设置有可启闭的设备孔103，设备孔103一方面可以方便十字板头剪切流变仪4的安装，另一方面也可以方便十字板头剪切流变仪4选择从不同高度的设备孔103中伸入物源装载箱101内，以实现十字板头剪切流变仪4对物源装载箱101内不同位置的土体物源进行搅拌使物源起动。

参见图2、图3和图4，人工降雨模拟装置2由水泵201，输水管网202、多个分布式降雨喷头203和控制阀204组成。多个降雨喷头203均匀固定在物源装载箱101上方的横梁上，水泵201可以是一台，也可以由多台水泵201并联组成，每个水泵201具有独立的供电单元和控制阀204与测控系统6连接，测控系统6通过控制水泵201供电单元的供电强弱和控制阀204的阀门开度来控制水泵201对降雨喷头203的供水量，以此控制人工降雨的降雨量。输水管网202分别连接水泵201和分布式降雨喷头203，每个降雨喷头203均安装有独立的控制阀门204以控制降雨喷头203的启闭。

参见图2、图3和图5，上游泥石流运移模拟装置3包括滚筒301、筒轴302、牵引线304、电机轴延伸轴303和电机305，滚筒301设置在物源装载箱101内部的物源表层，通过电机305牵引滚筒301从物源表层通过而带动表层下部的物源运动，以模拟上游泥石流运移时对沟床堆积物的扰动作用。滚筒301可以为1-5个串联，通过控制串联的滚筒301的数量可以模拟不同规模的泥石流对沟床堆积物扰动作用的强弱程度。电机305设置在物源装载箱101的外部，滚筒301的轴心设置有筒轴302，筒轴302两端连接有牵引线304，牵引线304连接到电机305的电机轴延伸轴303上，从而使滚筒301通过筒轴302、牵引线304、电机轴延伸轴303与电机305连接，电机305工作时，驱动电机轴延伸轴303转动，电机轴延伸轴303绕动牵引线303而带动筒轴302移动，进而牵引滚筒301运移。参见图6和图7，每个滚筒301两端通过闩307与筒轴302固定在一起，可以防止滚筒301在运移过程中在轴线方向上摆动而影响试验效果。电机305通过支撑电机的基座306固定，电机305与测控系统6连接，电机305的转速可由测控系统6调节，通过控制电机305的转速可以控制滚筒301在物源表层的运移速度，从而可以模拟泥石流的流速。另外，滚筒301为中空结构，滚筒301一端设有滚动密封口308，通过密封口308可向中空的滚筒301中注水，通过注入的水量可以控制滚筒301的重量用以模拟上游泥石流的流深。实验过程中，运转的电机305驱动电机轴延伸轴303转动，电机轴延伸轴303绕动牵引线303而带动筒轴302移动，进而牵引物源表层的滚筒301运移，通过滚筒301的运移对物源施加动力荷载，使物源内部的各物理量演化。由于可以通过控制滚筒301内注入的水量改变滚筒301的质量，用以模拟泥石流的流深，可以通过设定串联的滚筒301的数量，用以模拟泥石流的规模(即一阵泥石流的长度)，还可以通过控制电机305的转速控制滚筒301运移的快慢，用以模拟泥石流的流速，因此，通过以上三个方面的控制，可以把泥石流扰动因素作为具有严格边界条件的作用施加，可以避免泥石流扰动作用的随机性和不可控制因素，使得泥石流对沟床堆积物的扰动因素具有可测控性和定量化。

参见图2、图3和图8，十字板头剪切流变仪4包括伸入物源装载箱101内的十字板头406，以及通过连接杆405与十字板头406连接的力矩电机402，力矩电机402通过支撑杆404固定在承载柱407上，力矩电机402的前后端分别设置有扭矩传感器403和光电编码器401，十字板头406从设备孔103伸入到物源中部，力矩电机402可驱动十字板头406转动使物源起动。并且，力矩电机402、光电编码器401和扭矩传感器403均与测控系统6连接，测控系统6可以控制力矩电机402的力矩输出，还可以采集光电编码器401检测到的扭转位移和采集扭矩传感器403检测到的力矩值。试验过程中，通过测控系统6控制力矩电机402输出不同的力矩值，在起动前力矩电机402输出力矩为静力力矩，当十字板头406克服其所承受的抵抗力矩而起动之后，力矩电机402输出的力矩为动力力矩，此时力矩值与十字板头406所受的阻力力矩为平衡力矩(在误差可接受范围内)，十字板头406的力矩值可由扭矩传感器403准确测得。力矩施加之后十字板头406产生的扭转位移由光电编码器401测得，光电编码器401测得的十字板头406扭转位移参数在起动前可以表征土体物源的应变，在起动之后表征泥石流的流速。通过力矩电机402输出的力矩模拟由沟床堆积物坡降产生的起动力，当物源的阻力衰减至小于动力时，十字板头406带动周围土体物源起动，然后以十字板头406中心线为轴心转动，可以解决以往模型试验中起动后不能继续测量的问题。

参见图2，多物理量监测系统5布设于物源装载箱101内的土体物源的特征部位，此特征部位往往是在物源中与十字板头406处于同一高度且正对十字板头406的位置，多物理量检测系统5包括用于测量土体物源孔隙的水压力传感器501，含水量传感器502和土压力传感器503。试验中由于上游泥石流运移模拟装置3的工作而产生动力荷载作用，该动力荷载作用使物源产生变形导致其体积含水量(土水比例)变化，同时使土体物源的孔隙水压力在运移过程中聚集而运移过后消散，土体物源产生的附加土压力，使得土体物源的水平和竖向方向上的土压力演化。在这个过程中，水压力传感器501、含水量传感器502和土压力传感器503可以分别监测物源内部孔隙水压力、含水量和物源水平与竖向土压力的数据变化，这些物理量的演化规律表征了上游泥石流对于沟床堆积物起动的扰动特征。并且，水压力传感器501、含水量传感器502和土压力传感器503均与测控系统6连接，测控系统6可以实时采集并显示水压力传感器501、含水量传感器502和土压力传感器503监测到的物源内部的孔隙水压力、含水量和土压力变化数据，通过对采集到的这些数据进行分析归纳总结其演化规律，可以用以阐述上游泥石流对沟床堆积物起动时的扰动特征和机理。

其中，测控系统6包括测控单元601和与测控单元601连接可显示测控单元601的测控数据的显示终端602，测控单元601分别与人工降雨模拟装置2、上游泥石流运移模拟装置3、十字板头剪切流变仪4和多物理量监测系统5连接，可以实时调节人工降雨的降雨强度，控制上游泥石流运移装置的运移速率，采集土体含水量、孔隙水压力和土压力的变化规律，控制力矩电机402的力矩输出，采集光电编码器401测得的扭转变形或速率，采集扭矩传感器403的度数，同时测控单元601还可对其采集的数据进行分析并反馈给显示终端602。

下面通过具体实例来分析说明本发明提供的一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统的试验过程及试验原理。

将物源箱1的物源装载箱101做成容积为0.5m×0.5m×0.5m的没有上盖的方形箱体，在物源装载箱101的底部四周设置可启闭的直径为30mm的排水孔102，并在物源装载箱101的一个侧面的不同高度位置上设置可启闭的设备孔103，设备孔103的高度距箱体顶端距离设定为15cm、25cm和35cm，设备孔103距离两侧的距离为25cm。然后在物源装载箱101内装满以土体为主的物源。

将水泵201，输水管网202、分布式降雨喷头203和控制阀204连接组成人工降雨模拟装置2。其中，水泵201可由1-5台组成，作为本实施例的一种具体实施方式，选用两台水泵201并联，分别为降雨喷头203提供1Mpa的供水压力供水，将测控系统6分别与每个水泵的供电单元和控制阀204连接，通过测控系统6控制供电单元的供电强弱和控制阀204的阀门开度来控制水泵201对降雨喷头203的供水量，以此控制人工降雨的降雨量。降雨喷头203的个数设置为五个，五个降雨喷头203采用梅花形布设，在物源装载箱101的中心上方布设一个，其余四个降雨喷头203分别布设在与距离物源装载箱101边缘83mm的位置。且五个降雨喷头203距离物源装载箱101表面的垂直高度设置为500mm，每个降雨喷头203均安装有独立控制阀门204。

取两个滚筒301分别从其滚筒密封口308处向滚筒301内注入一定量的水，使滚筒301到达要求的重量，然后将两个滚筒301设置在物源装载箱101内的物源表层，并将滚筒301通过牵引线304连接在电机305的电机轴延伸轴303上。

将十字板头406从物源装载箱101侧部其中一个设备孔103伸入物源装载箱101内，通过连接杆405将十字板头406与力矩电机402连接，力矩电机402通过支撑杆404固定在承载柱407上，在力矩电机402的前后端分别安装好扭矩传感器403和光电编码器401，并将力矩电机402、扭矩传感器403和光电编码器401分别与测控系统6连接。十字板头406的直径可选择直径D×高H为20mm×40mm、30mm×60mm、40mm×80mm和50mm×100mm中的任意一种规格。连接杆405的长度设定为500mm-1000mm较为合适，不宜过长，以免连接杆405转速较快时使得十字板头406产生圆摆转动。当然，如果条件允许，或根据实验需要也可以从另外两个设备孔103处向物源内埋设两个十字板头剪切流变仪4，用以模拟不同沟床坡度的河床堆积物产生的起动力。

将水压力传感器501，含水量传感器502和土压力传感器503设置到物源装载箱101内的物源中，将这三个传感器在物源装载箱101内的位置设置为与十字板头406处于同一高度且正对着十字板头406。并将水压力传感器501，含水量传感器502和土压力传感器503与测控系统6连接。

依次启动人工降雨模拟装置2的水泵201、上游泥石流运移模拟装置3的电机305和十字板头剪切流变仪4的力矩电机402，人工降雨模拟装置2的降雨喷头203向物源装载箱101内的物源上喷水模拟降雨，上游泥石流运移模拟装置3的电机305驱动滚筒301在物源表层下运移，扰动表层下的物源运动。测控系统6控制力矩电机402输出设定的力矩值，通过与力矩电机402相连的十字板头406对物源箱1内的物源施加剪力，由于人工降雨模拟装置2对物源施加的降雨作用，以及上游泥石流运移模拟装置3的滚筒301在物源表层下运移而产生的扰动作用，使得十字板头406周围的物源强度降低，因此十字板头406所承受的抵抗力矩逐渐衰减，此时十字板头406将在物源中逐渐产生微小的转动位移，随物源的抵抗力矩持续衰减，十字板头406的转动位移持续增加，直至物源的抵抗力矩小于极限值时，十字板头406产生转动，造成物源起动。在物源起动前的力矩为静力力矩，在物源起动之后力矩电机402输出的力矩为动力力矩，此时力矩值与十字板头406所受的阻力力矩为平衡力矩(在误差可接受范围内)，十字板头406的力矩值可由扭矩传感器403准确测得。力矩施加之后十字板头406产生的扭转位移由光电编码器401测得，光电编码器401测得的十字板头406扭转位移参数在起动前可以表征物源的应变，在起动之后表征泥石流的流速。

同时，由于上游泥石流运移模拟装置3的工作而产生动力荷载作用，该动力荷载作用使十字板头406周围的物源产生变形导致其体积含水量(土水比例)发生变化，同时使物源的孔隙水压力在运移过程中聚集而在运移过后消散，使物源产生附加土压力，使得物源的水平和竖向方向上的土压力演化。并且，在十字板头406促使物源起动的前后过程中，这些物理量的演化规律表征了上游泥石流对于沟床堆积物起动的扰动特征。在这个过程中，水压力传感器501、含水量传感器502和土压力传感器503可以分别监测物源内部孔隙水压力、含水量和物源水平与竖向土压力的数据变化。测控系统6实时采集并显示水压力传感器501、含水量传感器502和土压力传感器503监测到的物源内部的孔隙水压力、含水量和土压力变化数据，通过对采集到的这些数据进行分析归纳总结其演化规律，可以用以阐述上游泥石流对沟床堆积物起动时的扰动特征和机理，同时，测控系统6采集扭矩传感器403测得的十字板头406力矩值和光电编码器401测得的十字板头406产生的扭转位移，对测控系统6采集到力矩值和扭转位移进行分析，可以归纳总结物源的应变随泥石流的流速的变化规律。

并且，在上述试验过程中，通过控制滚筒301内注入的水量改变其质量，用以模拟泥石流的流深，通过串联滚筒301的数量用以模拟泥石流的规模(一阵泥石流的长度)，通过控制电机305的转速模拟泥石流的流速，以及选择不同直径规格的十字板头406并埋设在距离物源上表面不同深度处来对物源起动，可以把泥石流扰动因素作为具有严格边界条件的作用施加，可以避免泥石流扰动作用的随机性和不可控制因素，使得泥石流对沟床堆积物的扰动因素具有可测控性和定量化。

本发明提供了一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，能够仿真模拟上游泥石流对运移路径上的沟床堆积物产生的扰动作用，通过对上游泥石流扰动作用下的沟床堆积物的孔隙水压力、水平和竖向土压力变化规律的分析，以及对沟床堆积物的土体变形和起动的判断，可以揭示泥石流灾害形成过程中的沿程侵蚀现象。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种模拟沟床堆积物在上游泥石流扰动下的起动试验系统，其特征在于：包括物源箱、对所述物源箱内物源喷水的人工降雨模拟装置、设置在所述物源表层用于模拟泥石流运移作用的上游泥石流运移模拟装置、伸入所述物源箱内使所述物源起动的十字板头剪切流变仪、设置在物源箱内用于监测所述物源内部含水量、土压力和孔隙水压力的多物理量监测系统、以及分别与所述人工降雨模拟装置、上游泥石流运移模拟装置、十字板头剪切流变仪和多物理量监测系统连接的测控系统。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述人工降雨模拟装置包括设置在所述物源箱上方的多个降雨喷头以及通过输水管网与所述降雨喷头连接的水泵。

3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于：所述上游泥石流运移模拟装置包括设置在所述物源箱内部物源表层的至少一滚筒和设置在物源箱外部的电机，所述滚筒轴心设置筒轴，所述滚筒通过所述筒轴两端设置的牵引线连接于所述电机的电机轴延伸轴。

4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述滚筒的数量为1-5个，所述滚筒为中空式滚筒，所述滚筒的一端设有滚筒密封口。

5.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述十字板头剪切流变仪包括设置在所述物源箱内的十字板头，通过连接杆与所述十字板头连接的力矩电机，所述力矩电机通过支撑杆固定在承载柱上，所述力矩电机上设置有扭矩传感器用于检测所述十字板头起动后的力矩值，所述力矩电机上设置有光电编码器用于检测所述十字板头产生的扭转位移。

6.根据权利要求5所述的试验系统，其特征在于：所述多物理量监测系统包括用于监测物源内部含水量变化的含水量传感器、用于监测物源内部孔隙水压力变化的水压力传感器和用于监测物源水平方向和竖直方向土压力变化的土压力传感器。

7.根据权利要求6所述的试验系统，其特征在于：所述多物理量监测系统在所述物源箱内与所述十字板头处于同一高度且正对所述十字板头。

8.根据权利要求7所述的试验系统，其特征在于：所述测控系统包括测控模块以及与所述测控模块连接用于显示所述测控模块数据的显示终端，所述测控模块分别与所述人工降雨模拟装置的水泵连接用于调节人工降雨的降雨强度、与所述上游泥石流运移模拟装置的电机连接用于控制泥石流运移速率、与所述十字板头剪切流变仪的力矩电机连接用于控制所述力矩电机的力矩输出。

9.根据权利要求8所述的试验系统，其特征在于：所述测控模块分别与所述的含水量传感器、水压力传感器和土压力传感器连接，用于采集所述含水量传感器、土压力传感器和水压力传感器监测的物源内部的含水量、土压力和孔隙水压力变化数据，所述测控模块分别与所述十字板头剪切流变仪的光电编码器和扭矩传感器，用于采集所述光电编码器检测的扭转位移和所述扭矩传感器检测的力矩值。

10.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述物源箱底部四周设置有可启闭的排水孔，所述物源箱的一个侧面不同高度位置设置有可启闭的设备孔。