1.一种基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，包括固定框架，所述固定框架的一侧设有可移动式的槽底板，所述槽底板的上方设有颗粒滑动槽，所述槽底板和所述颗粒滑动槽的一端分别延伸至所述固定框架内；所述固定框架上设有可升降的挡板，以及与所述挡板连接的提升组件，所述挡板可升降的插接于所述颗粒滑动槽中；所述挡板与所述颗粒滑动槽形成独立的槽体空间，颗粒试样放入所述槽体空间内形成颗粒柱；还包括图像采集组件，所述图像采集组件用于对所述颗粒滑动槽内颗粒柱及其堆积、流动和坍塌过程进行图像拍摄记录；还包括图像分析设备，所述图像分析设备连接所述图像采集组件，接收和显示所述图像采集组件拍摄的图像，并对图像进行分析；所述颗粒试样制备的方法如下：通过三维激光技术扫描测量获取每个颗粒有限多个表面点的笛卡尔系坐标集，利用数据处理软件得到颗粒质心坐标，以此对颗粒表面与球面进行双映射，得到各个所述表面点的球坐标；通过球谐分析，对颗粒的所述表面点的极半径集所表达的曲面进行球谐展开，由此得到无限接近颗粒表面形状的重构表面函数，通过重构计算具有不同尺度形态特征的颗粒表面点；根据所计算得的颗粒表面点，通过数据处理软件逐次取三点坐标数据建立三角面片，将有限多个三角面片拼合成完整的颗粒表面，由此生成包含完整颗粒表面数据的三维模型文件；在三维模型文件中添加支撑后，通过3D打印机选择材料打印颗粒实体，去除支撑，得到完整的实体颗粒模型，即所述颗粒试样。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，所述固定框架的上方一侧向外延伸并设有滑槽结构，所述挡板安装于所述滑槽结构中，所述滑槽结构的下方布置有所述颗粒滑动槽。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，所述槽底板上设置有不同摩擦系数的覆盖层，所述颗粒滑动槽为上下敞开的围合结构，所述颗粒滑动槽远离所述挡板的一端的尾板下方设有出料槽口。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，所述颗粒滑动槽和所述挡板分别为透明材料制成，所述挡板的宽度小于所述颗粒滑动槽的内周宽度。
5.根据权利要求1所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，所述提升组件包括设置于所述固定框架上的多个定滑轮，所述定滑轮上绕有钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接所述挡板、另一端连接至控制杆，所述控制杆设置于所述固定框架远离所述挡板的另一侧面，所述固定框架上还设有多个用于连接所述控制杆的阻动倒钩。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置，其特征在于，所述图像采集组件包括三脚架支撑的高速摄像机，以及多个光源，所述高速摄像机设置于所述颗粒滑动槽前方或者上方的平稳区域；所述图像分析设备为带显示屏的上位机，所述上位机与所述高速摄像机电连接。
7.一种采用权利要求1～6任一项所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括如下步骤：准备若干颗粒试样；通过所述提升组件将所述挡板提升至最高处，并保持静止；将所述槽底板设置于所述固定框架的下方，所述槽底板上设有覆盖层，调整所述槽底板至水平；将所述颗粒滑动槽置于所述覆盖层上，调整所述颗粒滑动槽和所述覆盖层的位置，以使所述挡板处于所述颗粒滑动槽上预设位置；控制所述提升组件放下所述挡板，让所述挡板落入所述颗粒滑动槽内并与所述颗粒滑动槽形成独立的槽体空间；在所述颗粒滑动槽的前方或者上方区域布置好所述图像采集组件，并连接好图像分析设备；取一组颗粒试样放入所述槽体空间内，形成颗粒柱，取若干铅垂线布置在所述颗粒滑动槽正对所述图像采集组件的一面，以做好标记；开启所述图像采集组件，控制所述提升组件提升所述挡板，所述颗粒柱开始流动并坍塌，待坍塌稳定后，停止图像采集，测量颗粒柱坍塌后的试验数据；拾取流动至坍塌后的颗粒试样，重复进行下一组试验；多组试验完成后，对采集的图像进行分析，获取颗粒柱流动特性数据和堆积特性数据。
8.如权利要求7所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置的试验方法，其特征在于，所述图像进行分析的方法如下：在采集到的连续图像中，选取颗粒柱开始坍塌前一刻至颗粒试样完全停止流动后一刻的一系列连续图像，导出所述一系列连续图像；在图像分析程序中，导入选取的所述一系列连续图像，对所述一系列连续图像进行预处理：去噪滤波，设置所述一系列连续图像与实际物体的比例尺，选择所述一系列连续图像中的流动槽为分析区域；利用PIV技术追踪颗粒试样并计算颗粒试样的流动速度，得到速度分布与变化；通过限制速度最值与方向修正明显异常的速度大小与方向，得到流动持续时间、速度变化的流动特性；对比起始与最终静止时刻帧，获取坍塌相对静止角、堆积高度与流动距离的堆积特性。
9.如权利要求8所述的基于3D打印的颗粒柱坍塌试验观测装置的试验方法，其特征在于，所述流动速度的计算方法如下：通过互相关分析在一系列连续图像中追踪颗粒试样，提取同一颗粒试样在前后两张图像的位移：预先图像分割成一个个相同的网格，再对前后帧图像进行三次傅里叶变换，提取颗粒试样的位移为（Δx,Δy）；当前后两帧图像时间间隔∆t无限接近于0时，所计算得的平均速度看作拍摄时刻下的瞬时速度，即： ，式中，x表示颗粒试样水平位移方向，y表示颗粒试样竖向位移方向，Δx表示颗粒试样在x方向上的位移、Δy表示颗粒试样在y方向上的位移，u表示颗粒试样在x方向上的流动速度，v表示颗粒试样在y方向上的流动速度。
