[發明專利]離心條件下群樁透明土模型實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 201810361266.7
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108318665A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 齊昌廣;賴文杰;鄭金輝;左殿軍
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01B11/16
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種離心條件下群樁透明土模型實驗裝置，其特征在于，包括離心機(4)、吊籃(15)、實驗槽(12)和觀察及檢測裝置；所述離心機(4)包括平衡配重(1)、旋轉主軸(2)、機座(3)和轉臂(6)，所述旋轉主軸(2)銜接于機座(3)，平衡配重(1)設置在旋轉主軸(2)左側，轉臂(6)設置在旋轉主軸(2)右側；所述吊籃(15)通過關節軸承(8)與轉臂(6)相連接；所述實驗槽(12)內置于吊籃(15)中；

所述觀察及檢測裝置包括固態激光模塊(5)、光學組件(18)、相機(13)和位移計(17)；所述固態激光模塊(5)、光學組件(18)通過光纖(7)連接在一起，固態激光模塊(5)內置于轉臂(6)左端，所述光學組件(18)設置在實驗槽(12)外側，且每個光學組件(18)都對應一個固態激光模塊(5)；

所述實驗槽(12)內置透明土(11)和群樁模型(10)，實驗槽(12)上部銜接支架(9)、機械手(16)和位移計(17)，實驗槽(12)左側、正側相應位置設置有觀察窗(19)，實驗槽(12)右側相應位置處設置有進光窗(23)；所述觀察窗(19)的相應位置處設置有相機(13)；所述群樁模型(10)內置反光鏡(21)。

2.根據權利要求1所述的離心條件下群樁透明土模型實驗裝置，其特征在于，所述相機(13)由固定架(14)固定。

3.一種如權利要求1所述的離心條件下群樁透明土模型實驗裝置的實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)配置實驗用的透明土(11)；待配置好后，將透明土(11)放置在真空中，去除透明土(11)中的空氣；然后采用20～35kPa以上的不排水剪切強度對透明土(11)進行固結；最后在透明土(11)配制過程中撒入2％～3％體積的熒光顆粒；

2)將配置好的飽和透明土(11)均勻地放入實驗槽(12)中；

3)制作群樁模型(10)，群樁模型(10)有兩組：一組是模擬單排群樁，另一組模擬多排群樁；將群樁模型(10)插入透明土(11)中；

4)將支架(9)放置在實驗槽(12)上部，然后放置機械手(16)，機械手(16)上端與支架(9)相連接且位于支架(9)中央，機械手(16)下端與群樁模型(10)的承臺(20)相連接；

5)放置位移計(17)，其上端與支架(9)相連接，下端與群樁模型(10)的承臺(20)相連接；

6)根據觀測點的位置調節并記錄相機(13)的高度、拍攝的轉角以及相機(13)幾何坐標等重要參數；

7)開啟固態激光模塊(5)，產生穩定激光束，激光束沿著光纖(7)傳遞到光學組件(18)，通過光學組件(18)后，形成較大的激光面(22)照射到透明土(11)中，并形成全面覆蓋的散斑面；

8)開啟離心機(4)，當離心機(4)轉動后，吊籃(15)及其內部的透明土(11)、群樁模型(10)繞著關節軸承(8)旋轉，最后與轉臂(6)平行；

9)使用GeoPIV分別分析來自相機(13)的圖像以獲得從每個相機(13)觀察到的二維位移，然后使用立體三角測量法合并相應的二維位移以產生樣本的三維變形。

4.根據權利要求3所述的離心條件下群樁透明土模型實驗裝置的實驗方法，其特征在于，所述步驟1)中，采用水晶硅骨料和孔隙流體制作透明土(11)，孔隙流體由白油和石蠟溶劑混合，其體積比例為2.5～3.5。