[發明專利]一種模擬土體側移的透明土模型試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 201710361194.1
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107227759B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 仉文崗;周東;丁選明;向鈺周
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 50201 重慶大學專利中心
• 代理人: 王翔

發明提供一種模擬土體側移的透明土模型試驗裝置及其試驗方法。該裝置包括可固定在光學平臺上的透明模型箱，以及T型塊和加載塊。所述透明模型箱整體為一個矩形箱體。這個矩形箱體的一側周壁上具有矩形缺口。所述T型塊嵌坐于透明模型箱的缺口側。所述透明模型箱外設置有油壓千斤頂、兩臺工業相機和兩臺激光發射器。試驗時，所述透明土中埋置試驗模型樁。所述加載塊被油壓千斤頂抵在腹板部上。油壓千斤頂對加載塊分級施加位移。所述兩臺激光發射器發射激光，在透明土內形成兩個透明土散斑場。所述工業相機記錄透明土散斑場的變化。該裝置的試驗方法包括制模、制備透明土、分級加載等步驟。該裝置尺寸小，系統設置合理，試驗操作方便。

技術領域

本發明涉及巖土工程可視化試驗技術領域，特別涉及一種模擬土體側移的透明土模型試驗裝置和試驗方法。

背景技術

隨著國家建設的大規模開展，大量高層建筑、橋梁和港口不斷涌現，高速鐵路、公路路網的加密，城市地鐵建設的發展，沿海地區圍墾以及大面積回填，被動樁的應用日趨廣泛。對被動樁在水平側移條件下的受力和變形特性研究具有十分重要的現實意義。

傳統被動樁的分析方法包括理論分析法和模型試驗法等，均是基于假定的樁土相對位移曲線以及樁側土壓力-樁土相對位移曲線，而對樁土相互作用機理揭示不足。因此，合理確定被動樁的樁土相對位移曲線、樁側土壓力-相對位移曲線、被動群樁的土拱效應和遮攔效應的形成條件是準確分析被動樁的應力和變形以及進行群樁結構優化設計的關鍵。

現有技術中，模擬土體側移的模型試驗裝置可以模擬不同形狀的位移荷載，分析樁身的承載特性變化，以及土體作用在樁身表面的位移模式，但是無法對被動樁在加載過程中樁周土體位移場發展變化進行測量，并且樁土相互作用的可視化程度不高。因此，亟需開發一種可以對被動樁在加載過程中樁周土體位移發展變化進行非插入式測量的試驗裝置及使用方法。

發明內容

本發明的目的是提供模擬土體側移的透明土模型試驗裝置和試驗方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種模擬土體側移的透明土模型試驗裝置，包括可固定在光學平臺上的透明模型箱，以及T型塊和加載塊。

所述透明模型箱整體為一個矩形箱體。這個矩形箱體的一側周壁上具有矩形缺口。

所述T型塊包括翼緣部和腹板部。所述T型塊由若干塊T字型片狀板堆疊組合而成。所述T型塊嵌坐于透明模型箱的缺口側。所述翼緣部位于透明模型箱的內腔中。所述腹板部從矩形缺口處伸出。所述T型塊與透明模型箱對合邊沿閉合。所述翼緣部與透明模型箱合圍出半包圍空間S。

所述半包圍空間S內具有透明薄膜袋。所述透明薄膜袋緊貼半包圍空間S的側壁。所述透明薄膜袋內設置有模擬樁周土體的透明土。

所述透明模型箱外設置有油壓千斤頂、兩臺工業相機和兩臺激光發射器。所述油壓千斤頂位于透明模型箱的缺口側。所述兩臺工業相機布置在矩形缺口對側和透明模型箱上方。所述兩臺激光發射器布置在與缺口側相鄰的兩側。

試驗時，所述透明土中埋置試驗模型樁。所述加載塊被油壓千斤頂抵在腹板部上。油壓千斤頂對加載塊分級施加位移。所述兩臺激光發射器發射激光，在透明土內形成兩個透明土散斑場。所述工業相機記錄透明土散斑場的變化。

進一步，所述透明模型箱采用有機玻璃制得。

進一步，所述油壓千斤頂、工業相機和激光發射器固定在支架上。所述支架的高度和角度均可調節。所述光學平臺上設置有預留螺孔。所述支架采用螺釘固定在光學平臺上。

本發明還公開一種關于上述試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

1)按設計尺寸制作透明模型箱、T字型片狀板和加載塊。

2)將T字型片狀板堆疊在透明模型箱的缺口處，形成T型塊。