[实用新型]一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置

说明书

实用新型提供一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置。该试验装置包括布置在试验平台上的透明模型箱和门型反力架，以及若干模型桩、沉桩加载设备和成像装置。所述透明模型箱的内腔底部布置有透水石。所述透水石上方填筑有透明土。所述模型桩按设计要求布设在透明土中。试验时，在模型试验箱内进行群桩沉桩挤土试验。该装置实现桩周围土体变形的可视化测量，群桩沉桩也可以观测到后沉入桩对先前沉入桩的影响，试验操作方便。

技术领域

本实用新型涉及土体变形技术领域，特别涉及一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置。

背景技术

以往对沉桩挤土效应的研究主要集中于单桩或双桩，对群桩的挤土效应分析较少，群桩一般是按组合进行分区，将每一分区的桩近似为当量单桩，然后按单桩分析群桩的挤土效应，但这种分析方法忽略了桩的施工次序，桩效应对桩间土及对已施工桩的影响。因此研究群桩沉桩过程中土体变形规律是十分必要的。

透明土的基本原理是利用透明颗粒材料和具有相同折射率的孔隙液体混合，排出空气得到的透明的饱和土，该土体与天然土体具有相似的岩土工程性质。利用激光器可以在透明土中形成散斑场，可以利用工业相机拍出高精度的图片。PIV技术是基于图像匹配技术发展起来的一种流体速度测量技术，通过对比不同时刻的图片灰度值，利用关联函数可以得到不同时刻的相对位移，从而得到群桩沉桩挤土后土体内部的宏观变形过程。

然而，现有技术对群桩挤土效应的研究方法并不成熟，且也未有研究群桩挤土过程中土体三维变形特性，所以亟需开发一种新型群桩沉桩挤土效应的透明土模型试验装置，以期深入认识群桩挤土过程中土体三维变形特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置，包括布置在试验平台上的透明模型箱和门型反力架，以及若干模型桩、沉桩加载设备和成像装置。

所述门型反力架包括两根立柱以及连接在两根立柱之间的横梁。所述横梁上设置有预留孔洞。

所述透明模型箱整体为一个矩形箱体。所述透明模型箱的内腔底部布置有透水石。所述透水石上方填筑有透明土。所述透明模型箱的侧壁上设置有若干个排水阀门。所述透明模型箱布置在横梁下方。所述模型桩按设计要求布设在透明土中。所述模型桩的桩顶伸出透明土的上表面。

所述沉桩加载设备包括传动杆和传力板。所述传动杆的上端穿过横梁的预留孔洞后与电动加载装置连接，下端与传力板连接。所述传力板的板面上设置有若干个连接孔。端头连接件通过连接孔可拆卸地安装在传力板的下板面。所述连接件的位置与模型桩的位置相对应。

所述成像装置包括3个激光器和3个工业相机。所述3个激光器和3个工业相机均位于透明模型箱外侧。所述3个激光器分别位于模型槽的三个侧面。所述3个激光器发射的激光在透明土中形成三个激光平面。所述3个工业相机的机拍摄方向分别位于三个激光平面的法线方向。

试验时，在模型试验箱内进行群桩沉桩挤土试验。依次安装对应连接件，电动加载装置驱动传动杆沿纵向运动，继而带动连接件将对应模型桩的桩顶挤入透明土中。所述工业相机实时记录透明土散斑场的变化。

进一步，所述试验平台上还布置有矩形滑轨。所述三个激光器中，两个活动连接在矩形滑轨上，一个活动连接在立柱上。所述三个工业相机中，两个活动连接在矩形滑轨上，一个活动连接在横梁下表面。

进一步，所述模型桩采用正方形或梅花形排列方式。

进一步，所述连接件整体为一个圆柱。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的：

A.实现桩周围土体变形的可视化测量，群桩沉桩也可以观测到后沉入桩对先前沉入桩的影响；