[發明專利]振動沉管擠密樁模型試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201410177576.5
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103938661A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 孔綱強;曹兆虎;曹國輝
• 申請（專利權）人: 湖南城市學院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 益陽市銀城專利事務所 43107
• 代理人: 舒斌

技術領域

本發明涉及一種建筑樁基礎的模型試驗，具體地說是一種振動沉管擠密樁模型試驗裝置及試驗方法，特別是涉及一種可視化振動沉管擠密樁模型試驗裝置及試驗方法。

背景技術

擠密樁是把帶有管塞、活門或錐頭的鋼管壓入或打入地下擠密土層形成孔，再往孔內投放灰土、砂石等填料成的樁。擠密樁作為擠土型樁，在施工過程中相鄰基樁之間、以及基樁對周圍構建物的影響一直是廣大工程技術人員關注的重點問題之一。

在巖土工程方面的模型試驗中，研究土體內部變形規律和機理，對探索巖土工程問題本質具有重要意義。傳統的土體變形測量方法是在土體內部埋設一系列傳感器，得到某些離散點的位移，但是傳感器容易受外界環境擾動的影響，測量結果往往不夠準確，同時不能給出土體內部連續變形的整個位移場。現代數字圖像技術也只局限于測量土體的宏觀或邊界變形，不能實現對土體內部變形的可視化。利用X-射線、γ-射線、計算機層析掃描（CAT掃描）及磁共振成像技術（MRI）雖然可以用來測量土體內部的連續變形，但昂貴的費用限制了這些技術的廣泛應用。

全氟環狀聚合物，英文名為Cytop，產品形狀不規則，由日本旭硝子公司（網址http://www.agcce.eu.com/Cytop.asp）研發和生產，其折射率為1.34，透光率為95﹪，容重為2.03g/㎝³，吸水性＜0.01﹪，線膨脹系數7.4×10～5㎝/㎝/℃。主要應用于半導體制造中的保護膜涂料，通訊光纖等方面。

冰晶石（Cryolite）是一種礦物，化學名為六氟鋁酸鈉（Na₃AlF₆），單斜晶系，柱狀晶體或塊狀體，無氣味，易吸水受潮，熔點1009℃，摩氏硬度2.5，密度2.97?g?/㎝³～3.0g/㎝³，折射率1.338～1.339，雙折射率0.001，正光性，色散值0.024，玻璃光澤至油脂光澤，透明，無色、白色、褐色或紅色，產于侵入片麻巖的花崗巖及偉晶巖脈中，主要產地為格陵蘭，可用氫氟酸法、氟硅酸法、碳酸化法等方法人工合成。主要用作鋁電解的助熔劑；也用作研磨產品的耐磨添加劑，可以有效提高砂輪耐磨，切，削力，延長砂輪使用壽命和存儲時間；鐵合金及沸騰鋼的熔劑，有色金屬熔劑，鑄造的脫氧劑，鏈烯烴聚合催化劑，以及用于玻璃抗反射涂層，搪瓷的乳化劑，玻璃的乳白劑，焊材的助熔劑陶瓷業的填充劑，農藥的殺蟲劑等行業企業。

氟化鈣，化學式為CaF₂，俗稱螢石或氟石，透明度高，無色結晶或白色粉末，難溶于水，微溶于無機酸，熔點1402℃，沸點2497℃?，折射率為1.434，密度3.18g/cm³。可用碳酸鈣或氫氧化鈣用氫氟酸溶解，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉淀，經精制可得。實驗室一般用碳酸鈣與氫氟酸作用或用濃鹽酸和氫氟酸反復處理螢石粉來制備氟化鈣。主要用于冶金、化工和建材三大行業，其次用于輕工、光學、雕刻和國防工業。

由于全氟環狀聚合物顆粒、冰晶石顆粒、氟化鈣顆粒具有高透明度，高透光率、低折射率等特點，且其顆粒物理力學性質與天然土顆粒的物理力學性質相似，因此，可以在配制透明土中用作透明固體材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種可視化振動沉管擠密樁模型試驗裝置及試驗方法，以可視化觀測與測量不同樁周土體特性、沉管橫截面形式、樁徑和樁長情況下的振動沉管擠密樁的擠土效應，完成整體振動沉管擠密樁的模型試驗。

本發明是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種振動沉管擠密樁模型試驗裝置，它包括透明模型槽，透明模型槽內設有模擬樁周土的透明土、帶樁靴的沉管，沉管中心設有注漿管，透明模型槽上方設有安裝在支架上的沉樁機構；透明模型槽外一側設有激光源，透明模型槽外的正視面、俯視面設有可觀察透明模型槽空間的數碼相機，數碼相機通過數據線與處理裝置聯接；激光照射透明模型槽形成形成透明模型槽的豎向面或水平面的激光切面，由數碼相機記錄樁周土體內部的散斑場變化及連續變形特征，分析不同樁周土體特性、沉管橫截面形式、樁徑和樁長情況下的振動沉管擠密樁的擠土效應，完成整體振動沉管擠密樁的模型試驗。

本發明所述沉管的橫截面為空心的圓形或矩形或X形。

本發明所述透明模型槽、沉管、樁靴、注漿管均由透明有機玻璃制成，樁靴與沉管底部活動連接，沉管時樁靴閉合，上拔沉管時樁靴自動打開。