CN106855567A - 碎屑流模型试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎屑流模型试验方法，用于进行碎屑流模型试验，涉及土木工程岩土技术领域。该碎屑流模型试验方法包括，准备步骤：翻板将碎屑流滑槽分隔为堆放区域和滑落区域，堆放区域放置有碎屑流模型。试验步骤：开启土工离心机，土工离心机带动碎屑流滑槽装置及碎屑流模型旋转，使土工离心机加速旋转至离心加速度为ng，则碎屑流模型产生的应力σ_m与碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过控制组件控制其中一个协调运动组件运动，使堆放区域的碎屑流模型滑落。拍照记录步骤：相机组件对碎屑流模型滑落过程进行即时拍照。本发明克服常规土工物理模型试验不能重现原型重力场的局限，突破碎屑流规模尺寸效应限制，提供了一种新的试验思路。

Description

碎屑流模型试验方法

技术领域

本发明涉及土木工程岩土技术领域，具体而言，涉及一种碎屑流模型试验方法。

背景技术

我国是一个地质灾害发生十分频繁且灾害损失极为严重的国家，尤其在西部山区，因全球气候变化所导致的天气系统紊乱和局地强降雨，以及愈来愈剧烈的人类工程活动，致使我国地质灾害频繁发生。

高速远程滑坡不仅自身失稳后影响范围广，其在脱离母岩后形成的远程“崩→滑→流”复合灾害地质体，可以运动异常远的距离并带来毁灭性破坏和重大人员伤亡，且高速远程滑坡碎屑流具有明显的“规模尺寸效应”，即只有当滑坡体积大于10⁶m³时，碎屑流的运动才具有明显的流态化特征，当滑坡体积小于该阈值时，碎屑物质没有明显的流态化特征。

综上所述，如何进行小规模的模型试验是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碎屑流模型试验方法，通过土工离心机为碎屑流模型提供超重力环境场，碎屑流模型尺寸为碎屑流原型的1/n倍，能克服常规土工物理模型试验不能重现原型重力场的局限，突破碎屑流规模尺寸效应限制，能够在实验室中相对较真实地模拟碎屑流运动堆积的过程，最大程度的逼近滑坡原型，展示出流态化特征。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种碎屑流模型试验方法，使用碎屑流模型对碎屑流原型进行模拟试验，其特征在于，所述碎屑流模型试验方法使用碎屑流模型试验系统进行试验；

所述碎屑流模型试验系统包括土工离心机、相机组件以及碎屑流滑槽装置，所述碎屑流滑槽装置固定设置于所述土工离心机中，所述碎屑流滑槽装置包括滑槽机构和翻板控制机构，所述滑槽机构包括至少一个碎屑流滑槽，所述翻板控制机构包括控制组件和至少一个协调运动组件，每个所述协调运动组件包括旋转轴、翻板以及控制板，所述翻板和所述控制板一一对应的固定设置于所述旋转轴，所述旋转轴可转动的设置于所述滑槽机构；

所述碎屑流模型试验方法包括：

准备步骤：所述翻板将所述碎屑流滑槽分隔为堆放区域和滑落区域，所述堆放区域内放置有碎屑流模型；

试验步骤：开启土工离心机，所述土工离心机带动所述碎屑流滑槽装置及所述碎屑流模型加速旋转，并使所述土工离心机加速旋转至离心加速度为ng，使得所述碎屑流模型处于离心加速度场中所产生的自重应力σ_m与所述碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过所述控制组件控制其中一个所述协调运动组件中的所述控制板、所述旋转轴以及所述翻板绕所述旋转轴的轴线同步转动，所述堆放区域的所述碎屑流模型滑落；

拍照记录步骤：相机组件对所述碎屑流滑槽中的所述碎屑流模型滑落过程进行即时拍照；

其中：σ_m为缩小后的碎屑流模型的自重应力，σ_p为缩小前的碎屑流原型的自重应力，n为碎屑流原型与缩小后的碎屑流模型的几何尺寸比，g为重力加速度，g＝9.8m/s²。

另外，根据本发明的实施例提供的，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的可选实施例中，所述碎屑流滑槽、所述协调运动组件以及所述碎屑流模型数量相同且均为至少两个，在所述拍照记录步骤之后，重复进行所述试验步骤和所述拍照记录步骤，每个所述协调运动组件对应一个n值，部分或全部所述协调运动组件之间的n值不等，直至所述碎屑流滑槽中的全部所述碎屑流模型滑落。

在本发明的可选实施例中，在所述循环步骤中，所述控制组件包括多个控制件，所述控制件的数量与所述控制板的数量相同；

所述旋转轴包括控制端、翻板端以及位于所述控制端和所述翻板端之间的中间段，每个所述旋转轴的所述控制端固定设置有一个所述控制板，所述翻板端固定设置有一个所述翻板，全部所述旋转轴依次套设，且相邻两个所述旋转轴中，外层的所述旋转轴套设于内层的所述旋转轴的中间段；

所述控制件与所述控制板一一对应，所述翻板与所述碎屑流滑槽一一对应，所述循环步骤逐一作用于所述控制板，使所述控制件控制所述协调运动组件转动。

在本发明的可选实施例中，在所述循环步骤中，所述协调运动组件还包括滚珠组，所述滚珠组包括绕所述旋转轴环设的多个滚珠，相邻的两个所述旋转轴之间为滚珠层，每个所述滚珠层沿所述旋转轴的轴线方向设置有至少两个滚珠组。

在本发明的可选实施例中，所述碎屑流滑槽、所述协调运动组件以及所述控制件的数量均为四个，所述控制件为电磁元件。

在本发明的可选实施例中，所述电磁元件为四个并联的电磁铁，所述控制板为导磁钢板。

在本发明的可选实施例中，所述碎屑流模型试验系统还包括继电器、土工离心机包括集流环；

在所述试验步骤中，所述控制器通过所述集流环控制所述继电器，使所述继电器在动触点和静触点之间转换，实现所述碎屑流模型位于所述堆放区域的第一状态和所述碎屑流模型从所述堆放区域滑落的第二状态。

在本发明的可选实施例中，所述相机组件包括相机触发器以及高速相机；

所述继电器分别与所述相机触发器和所述控制组件电连接，所述相机触发器与所述高速相机电连接；

在所述观察拍照过程中，所述继电器的动触点从所述控制组件转换为所述相机触发器，实现所述碎屑流模型从所述堆放区域滑落的同时，所述高速相机对所述碎屑流模型滑落过程拍照。

在本发明的可选实施例中，所述高速相机的拍照帧率大于或等于180帧/秒，像素大于或等于400万，且能够在250倍的重力加速度条件下工作。

在本发明的可选实施例中，所述相机触发器固定设置在所述土工离心机的吊篮金属臂，所述相机触发器的输出方式为继电器触点。

综上，本发明实施例提供的碎屑流模型试验方法为碎屑流运动研究提供了一种新的试验思路，揭示了不同重力场环境下碎屑流运动特性与规律。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的碎屑流模型试验方法中碎屑流滑槽装置的一个视角的示意图；

图2为图1中滑槽机构的一个视角的示意图；

图3为图1中翻板控制机构的第一状态的示意图；

图4为图1中翻板控制机构的第二状态的示意图；

图5为图3和图4中的任一个协调运动组件的一个视角的示意图；

图6为图1中碎屑流滑槽装置的协调运动组件套设后的一个视角的示意图；

图7为图6中旋转轴套设后的一个视角的剖视图；

图8为本发明实施例提供的碎屑流模型试验方法中的碎屑流模型试验系统第一种情况的示意图；

图9为图8的第二种情况的示意图。

图标：100-碎屑流滑槽装置；10-滑槽机构；13-碎屑流滑槽；132-堆放区域；134-滑落区域；15-滑槽转角；16-堆积轨道试验槽；17-槽侧板；174-第一挡板；176-第二挡板；18-固定部；20-翻板控制机构；22-控制组件；225-控制件；25-协调运动组件；26-旋转轴；263-控制端；265-翻板端；267-中间段；28-翻板；29-控制板；30-滚珠组；32-芯轴；34-第一转轴；36-第二转轴；38-第三转轴；40-碎屑流模型试验系统；41-控制器；43-继电器；45-相机组件；47-相机触发器；48-高速相机；50-吊篮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

其中图1—图9对应本发明的实施例1，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细描述。

实施例1

本发明提供的碎屑流模型试验方法是针对碎屑流原型的1/n倍的碎屑流模型，采用碎屑流模型试验系统40将碎屑流滑槽装置100安装在土工离心机的吊篮50中，土工离心机为碎屑流模型提供一个超重力环境场，将缩小后的碎屑流模型产生的自重应力与缩小前的碎屑流原型的自重应力相同。使得缩小后的碎屑流模型和碎屑流原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，从而使试验结果能最大程度的逼近碎屑流原型。

下面对碎屑流模型试验系统40的具体结构和碎屑流模型试验方法进行详细说明。

根据目前对碎屑流在不同条件下的运动特征，得知高速远程滑坡-碎屑流具有明显的“规模尺寸效应”，即只有当滑坡体积大于10⁶m³时，碎屑流的运动才具有明显的流态化特征。当碎屑流滑坡体积小于该阈值时，碎屑颗粒没有明显的流态化特征。这是由于滑坡体积越大，前部颗粒受到后部颗粒碰撞越频繁，接受的力和动能越多造成的。在正常环境下小规模的碎屑流模型试验则无法实现这一条件。

发明人采用下面的公式推导有：

碎屑流原型内部任一点的自重应力为：σ_p＝γh＝ρgh；其中h为该点上部碎屑流的厚度；

碎屑流原型的1/n倍为碎屑流模型，则碎屑流模型上一点对应碎屑流原型相应点的自重应力为：

显然，正常状态下普通的物理模型试验无法还原碎屑流原型的自重应力而不能真实的模拟出碎屑流原型的变形过程。

根据牛顿第二定律与离心力公式有：F＝mω²r＝ma；

由于离心加速度与重力加速度等效，当把碎屑流模型放入土工离心机中，通过土工离心机的加速旋转对碎屑流模型施加n倍的重力加速度，即：

F＝mω²r＝ma＝m(ng)；

a＝ng；

此时碎屑流模型内部相应点的自重应力为：

总之，土工离心机模型试验能使缩小后的碎屑流模型获得与缩小前的碎屑流原型一致的自重应力。

土工离心机为碎屑流模型试验提供了一个超重力环境场，其重力是地球常规重力的n倍，且通常情况下n>50，即材料要受到比常规条件大n(n>50)倍的力，这要求相关的试验模拟装置必须是由高强度材料制成的，且所有的操作必须由电动(50<n<100)或液压传动(n>100)来完成。

故本发明所需要的碎屑流模型试验系统40包括了碎屑流滑槽装置100，该碎屑流滑槽装置100采用高强度的铝合金制造，具体结构如下：

请参照图1所示，该碎屑流滑槽装置100包括滑槽机构10和翻板控制机构20，翻板控制机构20可转动的设置于滑槽机构10中。

请参照图2所示，滑槽机构10包括碎屑流滑槽13和堆积轨道试验槽16，此碎屑流滑槽13和堆积轨道试验槽16的数量为多个，碎屑流滑槽13与堆积轨道试验槽16一一对应的通过滑槽转角15固定连接，碎屑流滑槽13的槽底相对于堆积轨道试验槽16的槽底倾斜，倾斜角度θ不做限定，滑槽转角15为圆弧形转角，优选地，滑槽转角15的槽底板采用30mm厚的6061铝合金材料加工制造，槽侧壁为30mm厚的有机玻璃加工制造。

其中，碎屑流滑槽13和堆积轨道试验槽16均包括槽底和位于槽底相对两侧的槽侧板17，碎屑流滑槽13的远离堆积轨道试验槽16的一端设置有第一挡板174，堆积轨道试验槽16的远离碎屑流滑槽13的一端设置有第二挡板176，由第一挡板174、槽侧板17、槽底以及第二挡板176围合成一个空腔。

多个碎屑流滑槽13可以并排连接在一起设置，也可以是并排分开设置，在本发明实施例中，请参考图2所示，优选地，滑槽机构10包括多个碎屑流滑槽13和堆积轨道试验槽16，且全部碎屑流滑槽13并排连接在一起，全部堆积轨道试验槽16并排连接在一起，最外侧的槽侧板17为30mm厚的有机玻璃加工而成，槽底为板状，采用30mm厚的6061铝合金材料加工制成。

请继续参照图2所示，碎屑流滑槽13相对两侧的槽侧板17上设置有固定部18，该固定部18上开设有固定孔，用于将旋转轴26可转动的设置在固定部18上。

请参照图3和图4所示，翻板控制机构20包括控制组件22和多个协调运动组件25。控制组件22包括多个控制件225，控制件225、碎屑流滑槽13以及协调运动组件25的数量相同，控制件225用于控制协调运动组件25中的控制板29转动，优选地，控制件225为电磁元件，电磁元件固定设置在与滑槽机构10一体的合金板上，电磁元件能够与控制板29在相吸和分开之间转换。当电磁元件与控制板29分开时，控制板29在重力作用下转动。当然，控制件225还可以有其他结构，例如液压缸、气缸或油缸等，只要控制件225能够控制控制板29转动即可。

请参照图5所示，每个协调运动组件25均包括旋转轴26、翻板28以及控制板29，翻板28与控制板29一一对应的固定设置于同一个旋转轴26上，旋转轴26可转动的设置于上述碎屑流滑槽13的固定部18处，且控制板29能够带动旋转轴26和翻板28同步转动，翻板28嵌设于上述碎屑流滑槽13中且与碎屑流滑槽13的槽内壁相匹配，从而将碎屑流滑槽13分隔为堆放区域132和滑落区域134，请结合图1所示，滑落区域134相对堆放区域132靠近堆积轨道试验槽16，控制板29设置于上述碎屑流滑槽13外，在控制件225的作用下，控制板29、旋转轴26以及翻板28同步转动，使翻板28具有将碎屑流滑槽13分隔为堆放区域132和滑落区域134的第一状态，和翻板28通过转动将堆放区域132和滑落区域134连通的第二状态。在本发明的实施例中，旋转轴26的横截面为圆柱形，控制板29和翻板28分别通过铆钉与旋转轴26固定连接，优选地，控制板29采用厚度为10mm的导磁良好的钢材，翻板28采用质轻的6061铝合金材料。

每个旋转轴26包括控制端263、翻板端265以及位于控制端263和翻板端265之间的中间段267，每个旋转轴26的控制端263固定设置有一个控制板29，翻板端265固定设置有一个翻板28，全部旋转轴26依次套设，且相邻两个旋转轴26中，外层的旋转轴26套设于内层的旋转轴26的中间段267。

请参照图6所示，当多个旋转轴26依次套设后，在控制板29和翻板28的作用下某一个旋转轴26单独旋转时，相邻两个旋转轴26之间的摩擦力较大，故，碎屑流滑槽装置100中的协调运动组件25还包括滚珠组30，滚珠组30包括绕旋转轴26环设的多个滚珠，相邻套设的两个旋转轴26之间为滚珠层，每个滚珠层沿旋转轴26的轴线方向设置有至少两个滚珠组30。

最外层的滚珠层沿旋转轴26的轴线方向均匀设置有三个滚珠组30，每个滚珠组30包括多个滚珠，且滚珠层设置的滚珠组30的数量由外层向内层依次呈等差数列增加。

下面以碎屑流滑槽13、协调运动组件25以及控制件225的数量均为四个为例详细说明；

请参照图7所示，控制组件22中的四个控制件225分别与协调运动组件25中的四个控制板29一一对应，四个控制板29与四个翻板28一一对应，四个翻板28与四个碎屑流滑槽13一一对应，控制组件22为电磁元件。

定义四个旋转轴26分别为芯轴32、第一转轴34、第二转轴36以及第三转轴38，其中，芯轴32包括芯轴控制端、芯轴翻板端以及位于芯轴控制端和芯轴翻板端之间的芯轴中间段；第一转轴34包括第一控制端、第一翻板端以及位于第一控制端和第一翻板端之间的第一中间段；第二转轴36包括第二控制端、第二翻板端以及位于第二控制端和第二翻板端之间的第二中间段；第三转轴38包括第三控制端和第三翻板端。

第一转轴34套设于芯轴中间段，第一转轴34与芯轴中间段之间均匀设置有7个滚珠组30；第二转轴36套设于第一中间段，第二转轴36与第一中间段之间均匀设置有5个滚珠组30；第三转轴38套设于第二中间段，第三转轴38与第二中间段之间均匀设置有3个滚珠组30；

四个控制板29分别固定设置于芯轴控制端、第一控制端、第二控制端以及第三控制端；四个翻板28分别固定设置于芯轴翻板端、第一翻板端、第二翻板端以及第三翻板端。

四个旋转轴26均可以绕芯轴32的中心轴线转动，在不同的控制件225的作用下，同一个旋转轴26上的控制板29、翻板28以及相对应的旋转轴26绕芯轴32的中心轴线同步转动。

位于最内层的芯轴32可以为实心轴，也可以为空心轴，当为空心轴时，应当选取强度较好的材质，在本发明的实施例2中，优选地，芯轴32为实心轴。

请参照图8所示，本发明中的碎屑流模型试验系统40包括土工离心机、控制器41和上述碎屑流滑槽装置100，土工离心机包括集流环，控制组件22还包括继电器43，碎屑流滑槽装置100固定设置于土工离心机的吊篮50中，控制器41与集流环连接，集流环与继电器43连接，继电器43与控制件225连接，控制器41通过集流环控制继电器43，使继电器43在动触点与静触点之间转换，从而控制协调运动组件25的转动，使位于堆放区域132的碎屑流模型滑落。

请参照图9所示，由于碎屑流释放后的运动速度极快，一般会在0.8s内完成整个运动过程，需要高采集帧率的高速相机48进行图像采集，故，该碎屑流模型试验系统40还包括相机组件45。

该相机组件45包括相机触发器47和高速相机48，继电器43与相机触发器47连接，相机触发器47与高速相机48连接。目的为了对固定在土工离心机的吊篮50中的碎屑流滑槽装置100在超重力场条件下释放、运动以及堆积停止的过程，进行全程高速拍照，从而揭示不同碎屑流运动的特性和规律。

本发明提供的碎屑流模型试验方法包括以下步骤：

准备步骤：翻板28将碎屑流滑槽13分隔为堆放区域132和滑落区域134，堆放区域132内放置有碎屑流模型。

在准备步骤中，可以将整个碎屑流模型试验系统40固定安装在土工离心机的吊篮50中，全部翻板28一一对应的嵌设于碎屑流滑槽13内，全部控制板29设置于碎屑流滑槽13外，将控制器41与控制组件22电连接。

其中，控制器41与土工离心机的集流环电连接，集流环与继电器43电连接，继电器43一方面与控制组件22电连接，一方面与相机触发器47电连接，相机触发器47与高速相机48电连接，本发明中控制件225为电磁元件，给电磁元件供电，使每个电磁元件分别与控制板29一一对应的相吸，在协调运动组件25的作用下，所有翻板28将碎屑流滑槽13分隔为堆放区域132和滑落区域134，将多种不同材料属性的单位体积碎屑颗粒放置于堆放区域132内，准备工作完成。

试验步骤：开启土工离心机，并使土工离心机加速旋转至加速度为ng，g＝9.8m/s²，土工离心机带动碎屑流滑槽装置100及碎屑流模型加速旋转，使得碎屑流模型处于加速度场中所产生的自重应力σ_m与碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过控制组件22控制其中一个协调运动组件25中的控制板29、旋转轴26以及翻板28绕旋转轴26的轴线同步转动，堆放区域132的碎屑流模型滑落。

拍照记录步骤：相机组件45对碎屑流滑槽13中的碎屑流模型滑落过程进行拍照。

当碎屑流滑槽13为多个时，碎屑流滑槽13、协调运动组件25以及碎屑流模型数量相同且均为至少两个，在拍照记录步骤之后，重复进行试验步骤和拍照记录步骤，每个协调运动组件25对应一个n值，部分或全部协调运动组件25之间的n值不等，直至碎屑流滑槽13中的全部碎屑流模型滑落。

当然，为了更好的对碎屑流模型试验过程进行研究，采用相机组件45对试验过程进行图像采集，所以上述的拍照记录步骤中，控制器41控制协调运动组件25转动的同时，相机组件45对碎屑流滑槽13中的碎屑流模型的滑落过程进行拍照记录，待试验步骤完成第一预设时间后，相机组件45停止工作。此处的相机组件45是单独设置在土工离心机上，可以由控制器41直接控制；也可以是通过继电器43控制，在本发明的实施例中，优选的，相机组件45与继电器43连接，即继电器43一方面触发控制组件22，一方面触发相机触发器47，使得翻板28转动的同时，高速相机48开始拍照。待碎屑颗粒滑落完成第一预设时间后，相机触发器47停止触发，高速相机48停止工作。

在本发明的实施例中，优选地，碎屑流滑槽13为4个，控制件225为电磁元件，且该电磁元件为四个并联的电磁铁，工作电压为24VDC；继电器43为转换型触点组型，其中触点组共有三个触点，中间为动触点，上下各一个静触点。不通电时，动触点和其中一个静触点断开与另一个静触点闭合；通电后，动触点就移动，使原来断开的静触点闭合，原来闭合的静触点断开，达到转换的目的；高速相机48的拍照帧率为180帧/s，400万像素，能够在250倍的重力加速度条件下正常工作。

综上，本发明提供的碎屑流模型试验方法的有益效果如下：

第一、能够克服常规土工物理模型试验不能重现原型重力场的局限，突破碎屑流规模尺寸效应限制，能够在实验室中相对较真实地模拟碎屑流运动堆积的过程，最大程度的逼近滑坡原型，展示出流态化特征。

第二、基于不同碎屑材料、不同颗粒配比工况，既丰富了现有的科学研究内容，又可将不同重力条件下碎屑流的运动特性数据结合起来分析，以获得碎屑流远程运动距离与重力加速度之间的规律性问题，是一项开拓性的研究工作。

第三、碎屑流滑槽装置100包括至少一个碎屑流滑槽13，可根据实际情况需要确定碎屑流滑槽13数量，也可在碎屑流滑槽13中释放不同滑槽数的碎屑流，实现自动化控制，提高了试验效率。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碎屑流模型试验方法，使用碎屑流模型对碎屑流原型进行模拟试验，其特征在于，所述碎屑流模型试验方法使用碎屑流模型试验系统进行试验；

所述碎屑流模型试验系统包括土工离心机、相机组件以及碎屑流滑槽装置，所述碎屑流滑槽装置固定设置于所述土工离心机吊篮中，所述碎屑流滑槽装置包括滑槽机构和翻板控制机构，所述滑槽机构包括至少一个碎屑流滑槽，所述翻板控制机构包括控制组件和至少一个协调运动组件，每个所述协调运动组件包括旋转轴、翻板以及控制板，所述翻板和所述控制板一一对应的固定设置于所述旋转轴，所述旋转轴可转动的设置于所述滑槽机构；

所述碎屑流模型试验方法包括：

准备步骤：所述翻板将所述碎屑流滑槽分隔为堆放区域和滑落区域，所述堆放区域内放置有碎屑流模型；

试验步骤：开启土工离心机，所述土工离心机带动所述碎屑流滑槽装置及所述碎屑流模型加速旋转，并使所述土工离心机加速旋转至离心加速度为ng，使得所述碎屑流模型在离心加速度场中所产生的应力σ_m与所述碎屑流原型的自重应力σ_p相同，通过所述控制组件控制其中一个所述协调运动组件中的所述控制板、所述旋转轴以及所述翻板绕所述旋转轴的轴线同步转动，所述堆放区域的所述碎屑流模型滑落；

拍照记录步骤：相机组件对所述碎屑流滑槽中的所述碎屑流模型滑落过程进行即时拍照；

其中：σ_m为缩小后的碎屑流模型的自重应力，σ_p为缩小前的碎屑流原型的自重应力，n为碎屑流原型与缩小后的碎屑流模型的几何尺寸比，g为重力加速度。

2.根据权利要求1所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述碎屑流滑槽、所述协调运动组件以及所述碎屑流模型数量相同且均为至少两个，在所述拍照记录步骤之后，重复进行所述试验步骤和所述拍照记录步骤，每个所述协调运动组件对应一个n值，部分或全部所述协调运动组件之间的n值不等，直至所述碎屑流滑槽中的全部所述碎屑流模型滑落。

3.根据权利要求2所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述控制组件包括多个控制件，所述控制件的数量与所述控制板的数量相同；

所述旋转轴包括控制端、翻板端以及位于所述控制端和所述翻板端之间的中间段，每个所述旋转轴的所述控制端固定设置有一个所述控制板，所述翻板端固定设置有一个所述翻板，全部所述旋转轴依次套设，且相邻两个所述旋转轴中，外层的所述旋转轴套设于内层的所述旋转轴的中间段；

所述控制件与所述控制板一一对应，所述翻板与所述碎屑流滑槽一一对应，所述控制件控制所述协调运动组件转动。

4.根据权利要求3所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述协调运动组件还包括滚珠组，所述滚珠组包括绕所述旋转轴环设的多个滚珠，相邻的两个所述旋转轴之间为滚珠层，每个所述滚珠层沿所述旋转轴的轴线方向设置有至少两个滚珠组。

5.根据权利要求3或4所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述碎屑流滑槽、所述协调运动组件以及所述控制件的数量均为四个，所述控制件为电磁元件。

6.根据权利要求5所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述电磁元件为四个并联的电磁铁，所述控制板为导磁钢板。

7.根据权利要求1或2所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述碎屑流模型试验系统还包括继电器、土工离心机包括集流环；

在所述试验步骤中，所述控制器通过所述集流环控制所述继电器，使所述继电器在动触点和静触点之间转换，实现所述碎屑流模型位于所述堆放区域的第一状态和所述碎屑流模型从所述堆放区域滑落的第二状态。

8.根据权利要求7所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述相机组件包括相机触发器以及高速相机；

所述继电器分别与所述相机触发器和所述控制组件电连接，所述相机触发器与所述高速相机电连接；

在所述拍照记录步骤中，所述继电器的动触点从所述控制组件转换为所述相机触发器，实现所述碎屑流模型从所述堆放区域滑落的同时，所述高速相机对所述碎屑流模型滑落过程拍照。

9.根据权利要求8所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述高速相机的拍照帧率大于或等于180帧/秒，像素大于或等于400万，且能够在250倍的重力加速度条件下工作。

10.根据权利要求8所述的碎屑流模型试验方法，其特征在于，

所述相机触发器固定设置在所述土工离心机的吊篮金属臂，所述相机触发器的输出方式为继电器触点。