本发明涉及一种模型试验固定装置，特别涉及一种用于模型试验的桩固定装置的方法。
背景技术：
模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法，通过在比例缩小或等比模型上进行相应的试验，获取相关数据及检查设计缺陷，已成为工程领域最为主要的研究手段之一。桩基础是我国现阶段广泛使用的主要基础形式之一，合理使用桩基础既能有效地控制建(构)筑物沉降变形，又能提高建(构)筑物的抗震性能，从而确保建(构)筑物的长期安全使用。
为了确保模型试验桩土的稳定接触和试验数据的精确测量，一般先固定桩的位置，然后填埋试验土样进行试验操作。然而目前常规桩固定的装置方法偏向于锁定或半锁定试验桩位置，无法同时上下前后左右六个方位调节位置，不能合理避开试验桩上的测量元件位置，为试验的高效有序进行带来不便，而且整体视觉效果一般。在此背景下发明了一种能全方位调节位置的用于模型试验的桩固定装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作便捷、成本较低、外观精美且能全方位调节位置的用于模型试验的桩固定装置及使用方法。通过水平方向设置横纵向轨道，竖直方向设置套筒的方式全方位固定和调节试验桩的位置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于模型试验的桩固定装置，包括试验箱、轨道横梁和接轨套筒装置；在所述的试验箱顶部沿水平方向设有轨道横梁，所述轨道横梁能沿着试验箱来回滑动；在所述的轨道横梁上设有能沿其来回滑动的接轨套筒装置，在所述的接轨套筒装置上设有长螺丝，所述的长螺丝调节试验桩的竖向高程和垂直度，全方位固定和调节试验桩的位置。
进一步的，所述的试验箱钢制，顶面无盖，其作用在于盛放试验所用土样承压和支撑钢制轨道横梁；试验箱具体尺寸及形状根据模型试验要求确定。
进一步的，所述的轨道横梁包括一个横梁和设置在横梁一侧且与其相连的轨道，所述横梁横跨于试验箱顶部，其长度略大于试验箱宽度，其两端回折使刚好套入试验箱上，两端与试验箱壁接触处打磨光滑；方便其前后推动调节试验桩位置；钢制轨道横梁的一侧设置轨道，接轨套筒装置连接其上，方便接轨套筒装置移动调节位置。
进一步的，所述接轨套筒装置包括套筒、轨道连接块和长螺丝组成；所述的套筒钢制，其内径大于试验桩外径，方便试验桩在内部能竖向自由移动；所述套筒侧开八个螺纹小孔，其中六个螺纹小孔对称两排，每排对称三个，分别将长螺丝扭入其中，剩下两个螺纹小孔开在一条竖向轴线上，方便固定轨道连接块。
进一步的，所述轨道连接块通过两孔的螺丝螺帽固定在套筒上，将整体套入钢制轨道横梁上，方便其左右推动调节试验桩位置。长螺丝作用是通过调节六个长螺丝的旋入深度来调整套入试验桩倾角；对称两排分布作用是为了避免一排分布固定试验桩后，后续填土操作过程中对试验桩的扰动易产生绕固定点的偏转，不满足试验桩竖向固定要求；每排对称三个分布的作用是以最少的长螺丝数量满足同时调节其中任意一个、两个或三个长螺丝向各个方向的纠偏，借助气泡水平仪确定试验桩竖直，然后固定。
进一步的，所述的长螺丝和试验桩壁接触位置与试验桩壁上测量元件位置错开。
上述一种用于模型试验的桩固定装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将试验桩套入套筒中，确定试验桩高程，目视试验桩大致竖直后，稳住试验桩，然后扭紧套筒下排的三个长螺丝，大致将其固定于套筒中心处(注意长螺丝和试验桩壁接触位置与试验桩壁上测量元件位置错开)；
(2)将上排的三个长螺丝扭紧到距试验桩几毫米的位置，用气泡水平仪竖直紧贴试验桩壁，摆动试验桩上端使气泡水平仪水平气泡居中，稳住试验桩，将上排的三个长螺丝扭紧固定试验桩；
(3)将气泡水平仪竖直紧贴在与第一次相垂直的试验桩壁上，观察气泡水平仪水平气泡是否居中；如果居中就再次确定六个长螺丝扭紧使试验桩固定稳定；如果不居中就先不动与气泡水平仪水平气泡相垂直的上排长螺丝，扭松同时调节其它的上排长螺丝使气泡水平仪水平气泡居中，然后再次确定六个长螺丝扭紧使试验桩固定稳定；
(4)左右移动接轨套筒装置，前后移动钢制轨道横梁，确定模型试验要求的试验桩位置，用卡栓固定；
(5)向试验箱填上试验土样到要求位置，松开长螺丝，取出钢制轨道横梁和接轨套筒装置，然后进行后续试验。
本发明根据实际应用需要，在目前常规桩固定装置方法的缺点与不足的基础上进行改进与研发，具有以下优点：
(1)整套装置结构简单、操作方便，由试验箱、钢制轨道横梁和接轨套筒装置组成；
(2)本装置能同时上下前后左右六个方位调节试验桩位置，通过调节长螺丝能固定不同桩径和不同桩长的试验桩，为模型试验的多组多样化研究提供了条件，缩短了试验周期；
(3)本装置在合理避开试验桩上的测量元件位置的基础上能牢牢固定试验桩，使试验能高效有序进行；
(4)本装置临时拆除操作简单，节省了人力物力。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为桩固定装置结构示意图；
图2为钢制轨道横梁结构示意图；
图3为接轨套筒装置结构示意图；
其中：1—试验箱；2—钢制轨道横梁；3—轨道连接块；4—套筒；5—长螺丝。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中为了确保模型试验桩土的稳定接触和试验数据的精确测量，一般先固定桩的位置，然后填埋试验土样进行试验操作。然而目前常规桩固定的装置方法偏向于锁定或半锁定试验桩位置，无法同时上下前后左右六个方位调节位置，不能合理避开试验桩上的测量元件位置，为试验的高效有序进行带来不便，而且整体视觉效果一般；为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于模型试验的桩固定装置及其使用方法；
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于模型试验的桩固定装置，包括试验箱1、钢制轨道横梁2和接轨套筒装置；钢制轨道横梁2设置水平方向的横纵向轨道，接轨套筒装置设置长螺丝5调节试验桩竖向高程和垂直度，全方位固定和调节试验桩的位置。
试验箱1钢制，顶面无盖，其作用在于盛放试验所用土样承压和支撑钢制轨道横梁2。试验箱1具体尺寸及形状根据模型试验要求确定。
钢制轨道横梁2横跨与试验箱1上，长度略大于试验箱1宽度，其两端回折使刚好套入试验箱1上，两端与试验箱1壁接触处打磨光滑，方便其前后推动调节试验桩位置；钢制轨道横梁2的一侧设置轨道，接轨套筒装置连接其上，方便接轨套筒装置移动调节位置。
接轨套筒装置由套筒4、轨道连接块3和长螺丝5组成。套筒4钢制，其内径大于试验桩外径，方便试验桩在内部能竖向自由移动。套筒4侧开八个螺纹小孔，其中六个螺纹小孔对称两排，每排对称三个，分别将长螺丝5扭入其中，剩下两个螺纹小孔开在一条竖向轴线上，方便固定轨道连接块3。轨道连接块3通过两孔的螺丝螺帽固定在套筒4上，将整体套入钢制轨道横梁2上，方便其左右推动调节试验桩位置。长螺丝5作用是通过调节六个长螺丝5的旋入深度来调整套入试验桩倾角；对称两排分布作用是为了避免一排分布固定试验桩后，后续填土操作过程中对试验桩的扰动易产生绕固定点的偏转，不满足试验桩竖向固定要求；每排对称三个分布的作用是以最少的长螺丝5数量满足同时调节其中任意一个、两个或三个长螺丝5向各个方向的纠偏，借助气泡水平仪确定试验桩竖直，然后固定。
上述一种用于模型试验的桩固定装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将试验桩套入套筒4中，确定试验桩高程，目视试验桩大致竖直后，一人用手稳住试验桩，另一人扭紧套筒4下排的三个长螺丝5，大致将其固定于套筒4中心处(注意长螺丝5和试验桩壁接触位置与试验桩壁上测量元件位置错开)；
(2)将上排的三个长螺丝5扭紧到距试验桩几毫米的位置，一人用气泡水平仪竖直紧贴试验桩壁，摆动试验桩上端使气泡水平仪水平气泡居中，稳住试验桩，将上排的三个长螺丝5扭紧固定试验桩；
(3)将气泡水平仪竖直紧贴在与第一次相垂直的试验桩壁上，观察气泡水平仪水平气泡是否居中。如果居中就再次确定六个长螺丝5扭紧使试验桩固定稳定。如果不居中就先不动与气泡水平仪水平气泡相垂直的上排长螺丝5，扭松同时调节其它的上排长螺丝5使气泡水平仪水平气泡居中，然后再次确定六个长螺丝5扭紧使试验桩固定稳定；
(4)左右移动接轨套筒装置，前后移动钢制轨道横梁2，确定模型试验要求的试验桩位置，用卡栓固定；
(5)向试验箱1填上试验土样到要求位置，松开长螺丝5，取出钢制轨道横梁2和接轨套筒装置，然后进行后续试验。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。