[發明專利]基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202010594650.9
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111472396B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 劉凱文;邱睿哲;何川;李懷龍;梅國雄;倪芃芃;蘇謙;邵康;陳德;黃俊杰;王武斌;王迅;武博文;潘澤坤;嚴騰飛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N15/10;E02D33/00
• 代理公司: 成都厚為專利代理事務所(普通合伙) 51255
• 代理人: 夏柯雙

1.基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：包括：

模型腔(1)，所述模型腔(1)包括由透明的旋轉雙曲面圍成的容腔，所述模型腔(1)上端開口的橫截面面積小于下端開口的橫截面面積，所述模型腔(1)的下端連接有導向筒(2)，所述導向筒(2)內滑動連接有活塞(3)，所述活塞(3)沿導向筒(2)的軸向移動，所述活塞(3)遠離模型腔(1)的一側設置有驅動活塞(3)移動的活塞驅動件(4)；

加載機構，所述加載機構包括支撐架(5)，所述支撐架(5)上固定連接有反力梁(6)，所述反力梁(6)朝向模型腔(1)的一側設置有加載驅動件(7)，所述加載驅動件(7)的輸出端固定連接有加載板(8)，所述加載板(8)上固定連接有位移計(9)；

觀測機構，所述觀測機構包括至少三個具有長曝光功能的感光成像組件，所述感光成像組件由感光成像設備(10)和濾光鏡片(12)組成，所述支撐架(5)上固定連接有安裝感光成像設備(10)的環形滑軌(11)，所述環形滑軌(11)環繞于模型腔(1)的外周，所述濾光鏡片(12)位于感光成像設備(10)與模型腔(1)之間。

2.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：還包括整平組件，所述整平組件包括連接桿(13)，所述連接桿(13)的端部鉸接有刮刀(14)，所述刮刀(14)上還鉸接有操控桿(15)，所述操控桿(15)和連接桿(13)連接在刮刀(14)的同一側。

3.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：還包括壓實組件，所述壓實組件包括密封板(16)，所述密封板(16)的外徑大于模型腔(1)遠離導向筒(2)一端的內徑，所述密封板(16)上固定連接有氣囊(17)，所述氣囊(17)位于朝向模型腔(1)的一側，所述密封板(16)上密封連接有與氣囊(17)連通的進氣管(18)，所述進氣管(18)貫穿密封板(16)。

4.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：所述導向筒(2)和模型腔(1)的連接處的內徑一致，所述導向筒(2)與活塞(3)之間設置有密封圈。

5.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：所述支撐架(5)上固定連接有的安裝板(19)，所述安裝板(19)上開設有與加載驅動件(7)的輸出端相配合的通孔，所述加載驅動件(7)固定連接于安裝板(19)上，所述加載驅動件(7)位于安裝板(19)與反力梁(6)之間。

6.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：所述環形滑軌(11)上滑動連接有安裝座(20)，所述濾光鏡片(12)固定連接于安裝座(20)上，所述感光成像設備(10)與安裝座(20)可拆卸連接。

7.根據權利要求1所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：還包括支撐組件，所述支撐組件包括底座(21)和高度可調節的支柱(22)，所述支柱(22)固定連接于底座(21)遠離導向筒(2)的一側，所述底座(21)上開設有貫穿孔，所述貫穿孔的內徑大于活塞(3)的外徑，且小于導向筒(2)的外徑。

8.根據權利要求7所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，其特征在于：所述底座(21)上設置有對導向筒(2)進行定位的定位件(23)。

9.采用如權利要求1至8中任意一項所述的基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置的試驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、組裝模型腔(1)，利用活塞驅動件(4)調節活塞(3)的高度，使活塞(3)上表面與模型腔(1)的下沿齊平；

S2、向模型腔(1)內分層填筑透明土體，同時均勻撒入熒光顆粒，每填筑一層土體，對模型腔(1)內的土體進行整平和壓實；

S3、預制樁基，并將樁基安置在模型腔(1)內，利用活塞驅動件(4)對活塞(3)加壓；

S4、將感光成像設備(10)安裝于環形滑軌(11)上，使濾光鏡片(12)位于感光成像設備(10)的鏡頭與模型腔(1)之間，設置感光成像設備(10)的曝光時長和曝光間隔；

S5、利用加載驅動件(7)對樁基加載，所述加載的方式包括荷載控制和位移控制，所述感光成像設備(10)拍攝和記錄模型腔(1)內情況；

S6、將不同位置感光成像設備(10)拍攝的照片進行三維重構，計算三維環境下模型位移軌跡，并計算具體位移大小；將同一位置不同時刻感光成像設備(10)拍攝的照片進行二值化處理并組合，觀察模型在荷載作用下的變形特性。