[发明专利]透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法，透明成层土模拟系统包括卡波树脂和分散在所述卡波树脂中的碳纳米示踪材料。透明成层土模拟系统中的微型钢管桩后注浆试验装置，包括光学平台（12），所述光学平台（12）上放置有透明模型槽（2），所述透明模型槽（2）底部填充有透明砂土层（1），所述透明砂土层（1）的上面填充有透明成层土模拟系统（3）。本发明有效解决了近海软黏土中微型钢管桩沉桩、注浆过程中桩周土体位移场可视化问题，且操作简单经济可行，试验效果明显。

技术领域

本发明涉及一种透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法，尤其涉及一种可视化的微型钢管桩后注浆试验装置，属于岩土工程技术领域。

背景技术

微型桩一般是指桩径小于300mm，长细比大于30，采用钻孔、强配筋和压力注浆施工工艺的灌注桩或静压施工、后注浆的钢管桩，通常用于软土地基加固、基础纠偏及二次加固。后注浆技术是指在桩基沉桩完成后，经由预埋的注浆管道或其他预留注浆通道用高压注浆设备在一定压力下将注浆材料压入桩端或桩侧土中，通过浆液对桩端沉渣和桩端持力层及桩周泥皮起到渗透、压密、填充、压密、劈裂、固结等作用来增强桩端土、桩侧土的强度以及桩、土接触面的强度，从而提高桩基极限承载力、减少群桩沉降量的一项技术措施。在相同桩基极限承载力下，后注浆桩能大大的节省工程造价，因而，一直以来受到工程技术人员的关注。在注浆过程中，浆液的流动形式及最终注浆体的分布的明确与否是保证后注浆质量好坏的关键，也是后注浆技术能否广泛推广应用的关键，因此开展后注浆过程可视化研究，具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种透明成层土模拟系统，可真实模拟微型注浆钢管桩用于软土地基加固及软土地区的结构物纠偏，其透明特性便于实现土体内部变形的非嵌入式可视化观测，可直观评价注浆质量；

进一步地，本发明提供一种透明成层土模拟系统的配制方法，该法工艺简单、成本低，制备的透明成层土模拟系统与天然黏土特性差异小，并实现了透明可视化；

更进一步地，本发明提供一种透明成层土模拟系统中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法，它能更合理、可靠的分析与评估近海软黏土中沉桩、注浆对桩周土体位移场的影响，以及注浆浆液的扩散机理和对应注浆体的分布规律，从而从机理上更深一步理解后注浆技术，为后注浆技术的推广和工程应用打下理论基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

透明成层土模拟系统，包括卡波树脂和分散在所述卡波树脂中的碳纳米示踪材料。

所述碳纳米示踪材料粒径为20～30nm，纯度98％以上。

所述碳纳米示踪材料包括碳纳米管、纳米碳化硅、纳米碳化硼、纳米碳化钛材料中的一种或几种。

透明成层土模拟系统的配制方法，包括以下步骤：

S01，配制透明黏土：选取干净的桶，倒入蒸馏水，蒸馏水中放置一个温度传感器以监测温度，采用加热器加热水温至50～70℃，并在保温箱内静置3～4h；按蒸馏水与卡波树脂质量比(380～410)：1称取卡波树脂原材料，并加入桶中，密封桶后静置6～7h；再采用搅拌器搅拌30～40min，再密封桶后静置6～7h；NaOH与卡波树脂按质量比(2.4～2.5)：1称取NaOH固体，加入盛有蒸馏水的烧杯中，将其搅拌、溶解后倒入桶内；采用搅拌器快速搅拌5～10min至其运动粘度到2×10^-3～8×10^-2m²/s后静置；

S02，配制透明成层土模拟系统：取S01的透明黏土样放置在透明模型槽内，添加碳纳米示踪材料作为散斑场材料后搅拌均匀，并利用真空泵抽真空去气泡后转移到待试验的透明模型槽内。