本发明涉及桩基工程技术领域，尤其涉及管桩中土塞承载特性研究试验装置及方法。
背景技术
与现场灌注桩和挤土桩不同，开口管桩在成桩过程中，部分土体会被挤入桩内，形成具有一定高度的“土塞”。因此，开口管桩的承载力被认为由三部分组成，即管桩外壁摩阻力、管桩端壁阻力以及土塞承载力。大量的工程经验和研究表明，土塞承载特性对管桩的承载力发挥有极大影响。
土塞的承载力取决于土塞端阻力和土塞侧摩阻力的相对大小，与管桩的承载特性不同，当土塞下部承受荷载时，土塞的端阻力首先发挥，然后带动侧摩阻力由下往上发挥；然而，侧摩阻力的发挥高度并不等于土塞全长，而是一个“有效高度”，这个有效高度的确定对土塞承载力的确定至关重要。与管桩外侧土不同，在管桩承载过程中，管桩内土塞底部往上一定范围内会形成“拱形区”，使该范围内的侧摩阻力显著提升，从而增大管桩的承载力，这一现象被称作“土拱效应”。此外，土塞的排水条件对土塞的承载特性也有极大影响，大量实验及理论表明，完全不排水条件下的土塞承载力与完全排水条件下土塞的承载力相差几个量级。
目前，对土塞承载特性试验的研究主要包括现场原位试验研究和室内模型试验研究两方面。原位试验多是通过在管桩内安装应变片或在桩底安装土压力计等监测装置，来对土塞承载特性进行分析；原位试验往往要基于大量的工程数据，周期长、费用高，且存在施工问题而导致监测数据失效。在室内模型试验方面，一些学者设计半透明桩，或采用透明土来研究土塞在管桩承载过程中的形态变化，但上述试验并不能很好地对土塞的承载特性进行研究，且往往尺寸较小，难以反映土塞中实际的应力分布特征；一些学者设计了不同尺寸的内外双管模型桩，并通过模型桩的承载实验对土塞的承载特性进行研究，但上述方法仪器复杂，不具备可视化的特点，且上述实验多只考虑土塞完全排水的情况，难以反映实际成桩过程中土塞的部分排水特性。
因此，现有的试验装置仍存在一些不足，不能作为常规试验手段对土塞的承载特性进行全面的研究。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种管桩中土塞承载特性研究试验装置及方法，所述试验装置及方法能对管桩中土塞的实际承载特性进行很好地模拟，同时对承载过程中土塞的形态特征提供可视化研究，能为实际工程中大直径管桩承载力的设计提供参考。
为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：管桩中土塞承载特性研究试验装置，所述管桩中土塞承载特性研究试验装置包括模型管桩、固定装置、水头装置、加压装置和位移监测装置；
所述模型管桩用于模拟管桩的实际摩擦特性，其内部空间中装有土塞；所述模型管桩的内外壁皆标有刻度，用于确定所述土塞的底部高度及所述土塞内其他部件的位置；
所述固定装置包括底座、底板、立柱和顶板，所述底座起支撑作用，所述立柱的上部、下部分别对应与所述顶板、底座连接；所述底板位于所述底座和顶板之间，并可固定在所述立柱的不同位置，所述模拟管桩置于所述底板上，在所述土塞加载过程中通过调整所述底板的位置来对所述模型管桩的位置进行固定或调节；
所述水头装置包括上水箱、下水箱、上活塞、下活塞、上防砂网、下防砂网及孔隙水压力计；所述上活塞、下活塞分别置于所述土塞的顶面、底面，用于控制排水边界；所述上水箱与上活塞通过导管连接从而将所述上水箱的水通过导管流入所述土塞中，所述下活塞与水龙头连接从而所述土塞中的水通过所述水龙头流出，所述下水箱置于水龙头的下方从而接住从所述水龙头流出的水，通过调节所述上水箱、下水箱水头的高差来控制所述土塞中的渗流力大小；所述上防砂网置于所述上活塞内、且与所述土塞的顶面接触而用于防止所述土塞堵塞所述导管，所述下防砂网置于所述下活塞内、且与所述土塞的底面接触用于防止所述土塞堵塞所述水龙头，所述孔隙水压力计置于所述土塞的内部，用于获取所述土塞内不同深度处的孔隙水压力值；
所述加压装置包括液压千斤顶、轴力计和钢套环；所述液压千斤顶置于所述模型管桩的中心下部，用于对所述土塞施加顶进力；所述轴力计置于所述液压千斤顶的上部，用于获取顶进力的大小；所述钢套环置于所述轴力计与所述下活塞之间，用于传递轴力；所述钢套环上设有供所述水龙头穿过的钢套环通孔；
所述位移监测装置包括上位移传感器、下位移传感器及钢块，所述上位移传感器通过刚绳与所述钢块连接，将所述钢块置于所述上活塞顶部，用于获取所述土塞的顶部位移，所述下位移传感器与所述下活塞连接，用于获取所述土塞的底部位移。
进一步地，所述顶板的中心设有顶板圆柱槽，所述顶板圆柱槽包括顶板上圆柱槽和顶板下圆柱槽，所述顶板上圆柱槽的直径比所述模型管桩的外径小，所述顶板下圆柱槽的直径比所述模型管桩的内径大，以使得所述模型管桩顶住所述顶板圆柱槽。
进一步地，所述底板的中心设有底板圆柱槽，所述底板圆柱槽包括底板上圆柱槽和底板下圆柱槽，所述底板上圆柱槽的直径比所述模型管桩的外径大，所述底板下圆柱槽的直径比所述模型管桩的内径小，以方便固定所述模型管桩。
进一步地，所述轴力计的直径与所述钢套环的直径相等，所述钢套环的直径小于所述底板中下圆柱槽的直径。
进一步地，所述立柱上开设有若干个立柱通孔，所述底板的两侧开设有底板通孔，钢轴可穿过所述立柱通孔与底板通孔将所述底板与立柱进行固定，且通过所述立柱通孔实现对所述模拟管桩高度的调整。
进一步地，所述上活塞、下活塞均为弹性件，其直径均大于所述模型管桩的内径，所述上活塞、下活塞均与所述模型管桩的内壁紧密接触；且所述上活塞、下活塞的侧壁均对称设置有橡胶环。
进一步地，所述上活塞、下活塞上均设有开孔，以供所述导管、孔隙水压力计的导线、水龙头通过，所述上活塞与所述导管紧密接触、所述下活塞与所述水龙头紧密接触，使得间隙无水流通过。
进一步地，所述模型管桩的外部沿桩底向上设置有若干个应变片，用于获取所述土塞加载过程中的所述模型管桩的轴力分布。
为实现上述目的，本发明采用了另一种技术方案：一种通过上述任一项所述的管桩中土塞承载特性研究试验装置实现的管桩中土塞承载特性研究方法，包括以下步骤：
步骤101：试验装置参数的标定：试验前，对所述模型管桩内壁的摩擦系数、内径和外径进行标定，对所述上防砂网、下防砂网的水头损失量进行标定；
步骤102：土样参数标定：对拟取土样的基本力学参数进行标定，获取其内摩擦、最大及最小粒径；标定结束后取部分土样用有机染料进行染色；
步骤103：试验各部分安装：安装所述管桩中土塞承载特性研究试验装置；
步骤104：试验前准备：将所述钢块置于所述上活塞的顶部，将所述钢块与所述上位移传感器连接；将所述下位移传感器与所述下活塞连接；在所述模型管桩的外壁对称安装应变片；打开所述上水箱、下水箱，使所述土塞完全浸润；
步骤105：加载试验：调整所述上水箱中水位高度，保持加载过程中水头不变；用所述液压千斤顶匀速向上顶进所述土塞到所述模拟管桩一倍内径的顶进位移，分别记录顶进过程中所述轴力计、上位移传感器、下位移传感器、应变片、孔隙水压力计的读数和所述土塞的形态；改变初始土塞高度、初始土塞相对密实度、顶进位移和水头高度，并记录上述不同工况下的所述轴力计、上位移传感器、下位移传感器、应变片、孔隙水压力计的读数；
步骤106：细观试验：顶进试验结束后，取出所述土塞，取部分与所述模型管桩内壁接触的土样进行电镜扫描试验；根据步骤105中的所述土塞的形态，取“土拱区”土塞进行筛分试验；
步骤107：结果分析：针对步骤105和106中的试验结果进行分析，得到不同初始土塞高度、初始土塞相对密实度、顶进位移和水头高度的工况下，顶进力与土塞压缩量的关系、所述模型管桩的轴力沿桩身分布的关系、孔隙水随时间变化的关系以及加载完成后土样的细观试验结果。
进一步地，所述步骤103包括以下步骤：
步骤201：将所述底板置于最低位置，将所述加压装置置于所述底板圆柱槽的正下方，所述水龙头通过所述钢套环与所述下活塞连接，将所述下水箱置于所述水龙头的下方；
步骤202：将所述下防砂网置于所述下活塞内，将所述下活塞置于所述模型管桩的底部，确保所述下活塞与所述模型管桩的内壁紧密接触；
步骤203：将所述模型管桩置于所述底板圆柱槽中，并用垫环对所述模型管桩与所述底板圆柱槽的环向间隙进行填充，确保所述模型管桩不发生移动；
步骤204：将所述孔隙水压力计置于所述模型管桩内；
步骤205：往所述模型管桩中分层填装土样，且使得未染色土样和染色土样依次交替，每填装完一层后进行压实处理，到预设密实度，重复装填直到达到所述土塞的预定高度；
步骤206：将所述上防砂网置于所述上活塞内，将所述上活塞置于所述土塞的顶部，确保所述上活塞与所述土塞的顶面接触，用所述导管将所述上活塞与所述上水箱连接；
步骤207：移动所述底板直到所述模型管桩顶到所述顶板圆柱槽中，用所述钢轴通过所述立柱通孔以将所述底板固定。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)实现加载过程中土塞形态变化的可视化；(2)控制加载过程中的排水条件，更好地模拟土塞实际排水特征；(3)控制加载过程中水头大小，更好地反映土塞中实际应力分布情况。
附图说明
图1是本发明管桩中土塞承载特性研究装置的组成示意图；
图2是本发明管桩中土塞承载特性研究装置的结构示意图；
图3是本发明固定装置的结构示意图；
图4是本发明固定装置的顶板结构示意图；
图5是本发明固定装置的底板结构示意图；
图6是本发明管桩中土塞承载特性研究方法的方法流程图；
图7是本发明管桩中土塞承载特性研究试验装置的安装流程图。
图中，1.底座，2.立柱，3.立柱通孔，4.钢轴，5.顶板，6.顶板圆柱槽，7.顶板上圆柱槽，8.顶板下圆柱槽，9.底板，10.底板圆柱槽，11.底板下圆柱槽，12.底板上圆柱槽，13.底板通孔，14.下水箱，15.钢套环，16.轴力计，17.液压千斤顶，18.垫块，19.水龙头，20.下位移传感器，21.下橡胶环，22.下活塞，23.下防砂网，24.应变片，25.孔隙水压力计，26.标记层，27.土塞，28.上防砂网，29.上活塞，30.上橡胶环，31.钢块，32.上位移传感器，33.导管，34.上水箱，35.模型管桩，36.固定装置，37.水头装置，38.加压装置，39.位移监测装置，40.导管开关，41.钢套环通孔，42.钢绳，43.水龙头开关。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1所示，所述管桩中土塞承载特性研究试验装置，包括模型管桩35、固定装置36、水头装置37、加压装置38和位移监测装置39。
如图1所示，所述模型管桩35带有内部空间，可在其内部空间中装入土塞27，所述模型管桩35用于模拟管桩的实际摩擦特性，所述模型管桩35的内部进行磨砂处理；所述模型管桩35的内外壁均标有刻度，用于确定所述土塞27的底部高度及所述土塞27内其他部件的位置；所述模型管桩35的外部沿桩底向上设置有若干个应变片24，用于获取所述土塞加载过程中的所述模型管桩35的轴力分布。优选的，所述模型管桩35由钢化玻璃制成，透明的所述模型管桩35可实现加载过程中土塞形态变化的可视化。
如图2-5所示，所述固定装置36包括底座1、立柱2、顶板5和底板9，所述底座1对整个装置其起支撑作用，所述立柱2的下部与所述底座1连接(例如焊接)，所述立柱2的上部与所述顶板5连接(例如焊接)，所述立柱2上开设有若干个立柱通孔3，所述底板9位于所述底座1和顶板5之间。所述顶板1的中心设有顶板圆柱槽6，所述顶板圆柱槽6包括顶板上圆柱槽7和顶板下圆柱槽8，所述顶板上圆柱槽7的直径比所述模型管桩35的外径小，所述顶板下圆柱槽8的直径比所述模型管桩35的内径大，使得所述模型管桩35在顶住所述顶板圆柱槽6时，可穿过所述下顶板圆柱槽8而穿不过所述上顶板圆柱槽7，以使得所述模型管桩35顶住所述顶板圆柱槽6。所述底板9的中心预设有底板圆柱槽10，所述底板圆柱槽10包括底板上圆柱槽12和底板下圆柱槽11，所述底板上圆柱槽12的直径比所述模型管桩35的外径大，所述底板下圆柱槽11的直径比所述模型管桩35的内径小，使得所述模型管桩35在置于所述底板圆柱槽10时，可穿过所述上底板圆柱槽12而穿不过所述下底板圆柱槽11，以方便固定所述模型管桩35。优选的，所述底座1的数量为两个，两个底座1平行放置；优选的，所述立柱2的数量为四个，各有两个立柱2的下部分别焊接在两个底座1上，四个立柱2的上部分别与所述顶板5的四个角焊接。所述底板9的两侧开设有底板通孔13，所述底板通孔13的直径略大于所述立柱通孔3的直径；钢轴4可穿过所述立柱通孔3与所述底板通孔13将所述底板9与所述立柱2进行固定，通过将所述底板9固定在不同位置的立柱通孔3上来实现对其高度的调整，所述模型管桩35置于所述底板9上，通过调整所述底板9的高度来对所述模型管桩35的位置进行固定或调整，也即通过将所述底板9固定在不同位置的立柱通孔3上来实现对所述模拟管桩35高度的调整。优选的，所述底板通孔13的数量为四个，四个底板通孔13的孔向与四个立柱2上的立柱通孔3的孔向分别对应相同。优选的，所述钢轴4的数量为四个。
如图2所示，所述水头装置37包括上水箱34、下水箱14、上活塞29、下活塞22、上防砂网28、下防砂网23及孔隙水压力计25。所述上水箱34通过导管33与位于所述上水箱34下部的所述上活塞29连接，所述上水箱34的水通过所述导管33流入所述土塞27中，所述导管33上设有导管开关40。所述下活塞22连接水龙头19，所述土塞27中的水通过所述水龙头19流出，所述水龙头19上设有水龙头开关43，所述下水箱14位于所述水龙头19的下方，用于接收所述水龙头19流出的水。通过调节所述导管开关40和水龙头开关43来控制土塞排水条件，通过调节所述上水箱34、下水箱14的水头高差控制土塞中渗流力大小。所述上活塞29为弹性件，其直径略大于所述模型管桩35的内径，可实现与所述模型管桩35内壁的紧密接触，所述上活塞29的侧壁安装有上橡胶环30，所述上橡胶环30为弹性件，起到隔水的作用，所述上活塞29置于所述土塞27的顶部。所述下活塞22为弹性件，其直径略大于所述模型管桩35内径，可实现与所述模型管桩35内壁的紧密接触，所述下活塞22的侧壁安装有下橡胶环21，所述下橡胶环21为弹性件，起到隔水的作用，所述下活塞22置于所述土塞27的底部。所述上活塞29、下活塞22上均设有细孔，以供所述导管33、孔隙水压力计25的导线、水龙头19通过，所述上活塞29与所述导管33紧密接触、所述下活塞22与所述水龙头19紧密接触，使得间隙无水流通过。所述上防砂网28置于所述上活塞29的内部，所述上防砂网28的上部与所述导管33连接、下部与所述土塞27的顶部接触，起到防砂的作用，防止所述土塞27堵塞所述导管33；所述下防砂网23置于所述下活塞22的内部，所述下防砂网23的下部与所述水龙头19连接、上部与所述土塞27的底部接触，起到防砂的作用，防止所述土塞27堵塞所述水龙头19。所述孔隙水压力计25通过所述上活塞29安置于所述土塞27内，可置于所述土塞27的不同深度，用于检测所述土塞27内部的孔隙水压力。
如图2所示，所述加压装置38包括液压千斤顶17、轴力计16和钢套环15；所述液压千斤顶置17于所述模型管桩35的中心下部，所述液压千斤顶17置于垫块18上，用于对所述土塞27施加顶进力；所述轴力计16置于所述液压千斤顶17上，用于获取加载过程中顶进力的大小；所述钢套环15置于所述轴力计16上，并与所述下活塞22接触，用于传递所述液压千斤顶17施加的顶进力，所述钢套环15内设有钢套环通孔41，供所述水龙头19穿过。优选的，所述轴力计16的直径与所述钢套环15的直径相等，所述钢套环15的直径小于所述下圆柱槽11的直径。
如图2，所述位移监测装置39包括上位移传感器32、下位移传感器20及钢块31；所述上位移传感器32通过刚绳42与所述钢块31连接，所述钢块31置于所述上活塞29的顶部，通过所述钢块31的位移反映所述土塞27的顶部位移，所述下位移传感器20与所述下活塞22连接，通过所述下活塞22的位移反映所述土塞27的底部位移。
如图6所示，本发明还公开了管桩中土塞承载特性研究方法，基于上述所述的管桩中土塞承载特性研究试验装置进行研究，包括以下步骤：
步骤101：试验装置参数的标定：试验前，对所述模型管桩35内壁的摩擦系数进行标定，记为μ，对所述模型管桩35的内径和外径进行标定，分别记为di和do，对所述上防砂网28、下防砂网23的水头损失量进行标定，记为δhs；
步骤102：土样参数的标定：拟取粒径较均匀的硅质砂土(因桩基持力层多为砂层)的土样作为所述土塞27，对其基本力学参数进行标定，获取其内摩擦角、最大及最小粒径等；标定结束后取部分土样用有机染料进行染色处理，染色土样在填充时记为标记层26；
步骤103：试验装置各部分安装：安装所述管桩中土塞承载特性研究试验装置，用于做试验；
步骤104：试验前准备：将所述钢块31通过所述顶板圆柱槽6置于所述上活塞27的顶部，将所述钢块31与所述上位移传感器32连接；将所述下位移传感器20与所述下活塞22连接；在所述模型管桩35外壁安装所述应变片24，为减少所述土塞27内受力不均带来的误差，所述应变片24沿所述模型管桩35的外壁对称安装，安装的间隔一致，例如在所述模型管桩35的外壁的0.5di高度处开始安装，安装间隔为0.2di，直到5di；打开所述上水箱34与下水箱14，使所述土塞27完全浸润；
步骤105：加载试验：调整所述上水箱34中水位高度，保持加载过程中水头不变，记为δh1，用所述液压千斤顶16匀速向上顶进所述土塞27到位移sb1(例如所述模拟管桩一倍内径)，分别记录顶进过程中所述轴力计16的读数、所述下位移传感器20、上位移传感器32的读数、应变片24的读数、孔隙水压力计25的读数和土塞形态；改变初始土塞高度h、初始土塞相对密实度dr、顶进位移sb和水头高度h，并记录上述不同工况下的上述各部件的读数；
步骤106：细观试验：顶进试验结束后，取出所述土塞27，取部分与所述模型管桩35内壁接触的土样进行电镜扫描试验，对土样的分布特征和细观形态进行研究；根据步骤105中观察到的所述土塞27和标记层26形态改变，取“土拱区”土样进行筛分试验，对土样的颗粒级配变化进行研究；
步骤107：结果分析：针对步骤105和106中的试验结果进行分析，得到不同初始土塞高度h、初始土塞相对密实度dr、顶进位移sb和水头高度h的工况下，顶进力与土塞压缩量的关系、所述模型管桩轴力沿桩身分布的关系、孔隙水随时间变化的关系以及加载完成后土样的细观试验结果，分析方法如下：
①顶进力与土塞压缩量的关系
在所述土塞27的初始高度为h1，初始土塞相对密实度为dr1，顶进位移为sb1以及水头差为δh1的工况下，实时记录所述液压千斤顶17的顶进力大小，记为f1，实时记录所述上位移传感器32与下位移传感器20的读数，分别记为st1和sb1，则所述土塞27的实时压缩量为δs1，绘制δs1-f1曲线，得到顶进力与土塞压缩量的关系图。
δs1＝sb1-st1(1)
公式(1)中，sb1为所述土塞27的底部的位移量，st1为所述土塞27的顶部的位移量，δs1为任意一时刻所述土塞27的压缩量。
②管桩轴力沿桩身分布关系
在所述土塞27的初始高度为h1，初始土塞相对密实度为dr1，顶进位移为sb1以及水头差为δh1的工况下，根据所述应变片24的位置及读数，绘制管桩轴力沿桩身分布曲线；所述模拟管桩35在土塞加载过程中受到所述顶板6以及所述底板9的支撑力以及所述土塞27对管桩内壁的摩阻力，因此，管桩轴力沿桩身分布曲线即可反映土塞内摩阻力沿桩身的发挥高度，即“有效高度”；结合所述标记层26的形态改变，可以对土塞内摩阻力的发挥高度进行验证。
③孔隙水随时间变化关系
在所述土塞27的土塞初始高度为h1，初始土塞相对密实度为dr1，顶进位移为sb1以及水头差为δh1的工况下，根据所述孔隙水压力计25的所处位置及读数，绘制土塞加载过程中，不同深度处的孔隙水压力随时间的变化曲线；根据所述上水箱34、下水箱14间的水头差求得所述土塞27的顶部、底部水头差为δh1，渗流力大小为t1。渗流力是体积力，作用于整个土塞土颗粒上，当水自上往下渗流时，渗流力方向与重力方向一致时，使有效应力增加；当水自下往上渗流时，渗流力方向与重力方向相反，使有效应力减小。可以看出，渗流力可以起到离心试验的作用，通过调整所述上水箱34、下水箱14间的水头差，可以改变渗流力的大小，从而调整土塞中有效应力大小，更好地模拟土塞在实际情况下的应力分布。
δh1＝δh1+2δhs(2)
公式(2)中，δh1为所述土塞27的顶部、底部水头差，δh1为所述上水箱34、下水箱14间的水头差，δhs为水流经所述上防砂网28、下防砂网23造成的水头损失。
公式(3)中，t1为渗流力，γw为水的重度，δh1为所述土塞27的顶部、底部水头差，h1为所述土塞27的高度。
④细观试验
“土拱效应”的本质是当土体受到不均匀变形时，土中主应力迹线发生偏转的现象，“土拱区”即产生移动的局部土体部分。基于土塞与桩壁的剪切滑动现象，从土体颗粒性质的变化来研究土拱效应。在本试验顶进结束后，取所述模型管桩35中下部的所述土塞27的土体进行筛分试验，同时取所述土塞27的下部与所述模型管桩35的管壁接触部分的土样进行电镜扫描试验，研究土塞在加载过程中，土体颗粒物理力学性质的变化。
如图7所示，在步骤103中安装所述管桩中土塞承载特性研究试验装置，包括如下步骤：
步骤201：将所述底板9置于最低位置，将所述加压装置38置于所述底板圆柱槽10的正下方，所述水龙头19通过所述钢套环15与所述下活塞22连接，将所述下水箱14置于所述水龙头19的下方；
步骤202：将所述下防砂网23置于所述下活塞22内，将所述下活塞22置于所述模型管桩35的底部，确保所述下活塞22与所述模型管桩35的内壁紧密接触；
步骤203：将所述模型管桩35置于所述底板圆柱槽10中，并用垫环对所述模型管桩35与所述底板圆柱槽10的环向间隙进行填充，确保所述模型管桩35不发生移动；
步骤204：将所述孔隙水压力计25置于所述模型管桩35内；
步骤205：往所述模型管桩35中分层填装土样，且使得未染色土样和染色土样(图中2中的所述标记层26)依次交替填装，每填装完一层后进行压实处理，到预设密实度，记为dr1，重复装填直到达到所述土塞27的预定高度，记为h1；
步骤206：将所述上防砂网28置于所述上活塞29内，将所述上活塞29置于所述土塞27的顶部，确保所述上活塞29与所述土塞27的顶面恰好接触，用所述导管33将所述上活塞29与所述上水箱34连接；
步骤207：移动所述底板9直到所述模型管桩35顶到所述顶板圆柱槽6中，用所述钢轴4通过所述立柱通孔4将所述底板9固定。
需要指出的是，实际进行试验时并不完全按照上述技术方案中的步骤，且本发明中的试验装置与方法不限于上述分析。
为了使本发明中的试验装置及方法可操作性更强，给出了本发明管桩中土塞承载特性研究试验装置及方法中涉及的主要参数建议值，需要指出的是，在进行实际操作时，上述参数可进行更改，且均应包含在本发明的保护范围内。
两个底座1的相邻间隔50cm；
所述立柱2尺寸为15cm*3cm*225cm*，安装在同一底座1上的两个相邻立柱2的间隔20cm；
所述立柱通孔3直径为4cm；最低的通孔2距所述底座1的距离为50cm，最高的通孔2距所述底座1的距离为100cm；
所述钢轴4的直径为3.5cm、长为25cm；
所述顶板6的尺寸为80cm*18cm*5cm，所述上圆柱槽7的直径为8cm、高度为2cm，所述下圆柱槽8的直径为12.5cm、高度为3cm；
所述底板9的尺寸为80cm*18cm*5cm，所述上圆柱槽12的直径为12.5cm、高度为3cm，所述下圆柱槽11的直径为8cm、高度为2cm，所述底板通孔13直径4.5cm；
所述钢套环15的外径6cm；
所述液压千斤顶17的最大顶进力为250kn，最大行程为100cm；
所述模型管桩35的桩长为150cm，外径12cm，内径10cm。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)实现加载过程中土塞形态变化的可视化；(2)控制加载过程中的排水条件，更好地模拟土塞实际排水特征；(3)控制加载过程中水头大小，更好地反映土塞中实际应力分布情况。
值得说明的是：在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。