[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

本發明公開了一種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，屬于地基加固技術領域。其試驗裝置包括模型腔、加載機構和觀測機構，所述模型腔包括由透明的旋轉雙曲面圍成的容腔，所述加載機構包括支撐架，支撐架上固定連接有反力梁，反力梁朝向模型腔一側設置有加載驅動件，所述觀測機構包括至少三個具有長曝光功能的感光成像設備。其試驗方法包括組織模型腔、填充土體、安置樁基、設置感光成像設備、加載和分析計算步驟。本發明利用旋轉雙曲面形的模型腔，提高模型中樁體在土體中受到的水平應力，有利于更加真實地再現原位土體樁體，提高試驗可靠性，并利用長曝光的觀測機構記錄加載過程，觀察和計算三維環境下模型的變形特性。

技術領域

本發明屬于地基加固技術領域，涉及一種模型試驗裝置和試驗方法，具體涉及一種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。

背景技術

樁基礎是將上層的全部或部分荷載傳遞給地基土，并具有一定剛度和抗彎能力的傳力構件，樁基礎通過將上部荷載傳遞至堅固巖土層之上，提高地基承載力并減少沉降，在建筑、碼頭、交通土建工程中廣泛應用。因此，明確樁基受力變形特性對地基加固十分重要。目前，在樁基工程中，載荷試驗是一種重要研究技術手段，它可以揭示樁土相互作用。載荷試驗包括現場試驗和室內模型試驗，其中，現場試驗不可控因素較多且成本高昂。而室內模型試驗可以針對單一影響因素進行分析，便于加深樁土作用機理認識，但現有模型試驗方法受場地限制往往經過比例縮尺，樁體貫入土體深度較淺，難以準確再現原位土體應力狀態，也難以全面觀測并量化三維模型變形。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種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。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：基于長曝光觀測的旋轉雙曲樁土模型試驗裝置，包括：

模型腔，所述模型腔包括由亞克力材料制成的旋轉雙曲面透明容腔，所述模型腔的一端連接有導向筒，所述導向筒內滑動連接有活塞，所述活塞沿導向筒的軸向移動，所述活塞遠離模型腔的一側設置有驅動活塞移動的活塞驅動件。

加載機構，所述加載機構包括支撐架，所述支撐架上固定連接有反力梁，所述反力梁朝向模型腔的一側設置有加載驅動件，所述加載驅動件的輸出端固定連接有加載板，所述加載板上固定連接有位移計。

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和濾光鏡片組成，所述支撐架上固定連接有安裝感光成像設備的環形滑軌，所述環形滑軌環繞于模型腔的外周，所述濾光鏡片位于感光成像設備與模型腔之間。

進一步的，還包括整平組件，所述整平組件包括連接桿，所述連接桿的端部鉸接有刮刀，所述刮刀上還鉸接有操控桿，所述操控桿和連接桿連接在刮刀的同一側。

進一步的，還包括壓實組件，所述壓實組件包括密封板，所述密封板的外徑大于模型腔遠離導向筒一端的內徑，所述密封板上固定連接有氣囊，所述氣囊位于朝向模型腔的一側，所述密封板上密封連接有與氣囊連通的進氣管，所述進氣管貫穿密封板。

進一步的，所述導向筒和模型腔的連接處的內徑一致，所述導向筒與活塞之間設置有密封圈。

進一步的，所述支撐架上固定連接有的安裝板，所述安裝板上開設有與加載驅動件的輸出端相配合的通孔，所述加載驅動件固定連接于安裝板上，所述加載驅動件位于安裝板與反力梁之間。

進一步的，所述環形滑軌上滑動連接有安裝座，所述濾光鏡片固定連接于安裝座上，所述感光成像設備與安裝座可拆卸連接。

進一步的，還包括支撐組件，所述支撐組件包括底座和高度可調節的支柱，所述支柱固定連接于底座遠離導向筒的一側，所述底座上開設有貫穿孔，所述貫穿孔的內徑大于活塞的外徑，且小于導向筒的外徑。

進一步的，所述底座上設置有對導向筒進行定位的定位件。