[發明專利]一種受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201711025798.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107907653A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 陳家祺;賀瑞;孟昊;趙雅慧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 劉艷艷,董建林

1.一種受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：包括CCD數字攝像機、激光片光源、結果分析設備、試驗有機玻璃箱、可移動式加載架、樁基、低頻電磁激振器和激振器固定架；所述試驗有機玻璃箱為中空結構且頂面開口，試驗有機玻璃箱內設置有用于模擬地基的透明試驗土，透明試驗土中均勻散有示蹤粒子；樁基豎直設置貫入試驗有機玻璃箱正中央的透明試驗土中，加載架置于試驗有機玻璃箱頂面上，低頻電磁激振器通過激振器固定架和加載架連接；所述CCD數字攝像機一臺架設在試驗有機玻璃箱外，另一臺架設在加載架上且位于樁基正上方，攝像頭正對樁基及其周圍土體。

2.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述激光片光源由激光光源發出的脈沖激光通過球面鏡、凸透鏡后球聚而成，激光片光源厚度小于1mm。

3.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述樁基為兩頭開口的中空圓柱體。

4.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述示蹤粒子為粒徑大小與透明試驗土接近的鋁制顆粒，示蹤粒子均勻地播撒至透明試驗土中。

5.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述結果分析設備為配備圖像處理軟件和三維建模軟件的PC機，將CCD數字攝像機攝得的圖片進行分析處理，得到土顆粒的速度矢量分布。

6.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述低頻電磁激振器位于樁基的側邊。

7.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述試驗有機玻璃箱的箱壁外側面橫向設置有角鋼肋條。

8.根據權利要求1所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，其特征在于：所述加載架包括倒置的半工字型鋼架與平面鋼板，所述半工字型鋼架垂直放于試驗有機玻璃箱上方，所述平面鋼板以平放的形式焊接在半工字型鋼架上。

9.一種土體運動分布測量試驗方法，采用權利要求1-8任一項所述的受荷載樁基引起的土體運動分布測量試驗裝置，包括以下步驟：

1）在透明試驗土中均勻地播撒示蹤粒子，將樁基貫入試驗有機玻璃箱正中央的透明試驗土中，將CCD數字攝像機一臺架設在試驗有機玻璃箱外，另一臺架設在樁基正上方安置在加載架上，攝像頭正對樁基及周圍土體，靜置一段時間使土體的擾動消失；

2）將激光片光源打至所測平面，啟動CCD數字攝像機對樁基周圍土體進行多次高速曝光拍攝；

3）啟動低頻電磁激振器對樁基進行不同頻率、不同幅值的側向水平荷載加載；

4） 改變CCD投影攝像機拍攝位置和角度及激光片光源所打至的位置，充分擾動透明試驗土使示蹤粒子均勻分布并抹平透明試驗土，貫入樁基后重復（1）、（2）、（3）；

5）通過結果分析設備利用圖像處理軟件對所拍攝得到的圖像進行處理得到不同時間的土顆粒速度矢量二維分布情況，再利用三維建模軟件對不同角度時CCD攝像機拍得的圖像的土顆粒速度矢量二維分布結果進行分析得到土顆粒的三維運動分布，獲得的荷載的頻率和幅值與受荷載樁基引起的周圍土體三維運動分布和速度矢量三維分布變化之間的變化規律。