一种透明土模型桩试验测试装置及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种透明土模型粧试验测试系统及其使用方法，主要适用于实验室内 微型模型粧加载沉粧过程、土体破坏模式等领域的研究。
【背景技术】
[0002] 粧基础广泛应用于高层建筑、铁路、公路、桥梁、海洋平台和港口码头等众多工程 领域中。随着技术的进步和发展，各种粧型应运而生，在各类工程中都有所应用，且已经占 据了重要地位。为了更好的研究各类粧基础的承载力特性，进行更多的技术革新，针对各类 模型粧的室内实验逐渐增多，但由于粧周土的存在，无论是何种粧型，室内试验还是现场实 验，对粧基的受力变形和土体的沉降变形都只能通过埋设仪器进行数据监测，对粧基在地 下的受力变形情况只能进行"看不到"的分析，并且土体中的传感器不能提供粧基和土体的 连续变形特征，结果往往不准确。
[0003] 随着科技的发展，越来越多的方法可以用来测量土体内部的连续变形。例如X射 线、磁共振成像技术以及计算机三维层析成像已经应用于模型粧试验用来研究粧基的土体 的连续变形及流动。但是高昂的试验设备费用和技术上的难点大大限制了这些技术的广泛 应用。
[0004] 因此，探讨从既经济又技术可行的沉粧过程中土体位移场测量可视化试验的 技术方案显得尤为迫切。在本发明专利前，已经有一种人工合成透明土材料的制配方 法（201410178910.9)和一种取土过程中土体内部位移测量模型试验装置及其使用方法 (201410178638. 4)，两项发明均在审，但都未针对模型粧在人工合成透明土内部的加载沉 粧、受力变形及粧周土体的沉降变形情况进行试验装置系统的详细开发研究。因此，基于数 字图像技术和人工合成透明土材料，开发一种可以测量沉粧过程中粧基受力变形、粧周土 体沉降和变形位移场的试验测试系统及其使用方法成为一个刻不容缓的工作。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种透明土模型粧试验测试系统及 其使用方法，可以较好的观察测量沉粧过程中粧基受力变形、粧周土体沉降和变形位移场。
[0006] 这种透明土模型粧试验测试装置，包括实验台，所述实验台的台面上设置有工程 漫射体支架、激光器支架和相机支架以分别安置工程漫射体、设置激光器和相机，并设置有 滑模固定板、纵向滑动限位板和横向滑动限位板以定位和固定模型试验槽；在模型试验槽 上方设置有反力架，所述反力架以可调式螺杆和固定螺帽调节并固定于实验台的台面上， 反力架上设置有小型油压千斤顶和压力计。
[0007] 作为优选：所述的实验台包括设置有螺杆预留孔的台面板，在台面板下部是设置 有螺孔的平台支脚，平台支脚底部设置有调平螺栓的可调式桌脚。
[0008] 作为优选：所述的工程漫射体支架、激光器支架和相机支架都分别与支架固定板 连接，辅以螺钉固定在实验台的台面上。
[0009] 作为优选：所述滑模固定板以滑模固定板固定螺丝固定于实验台的台面上，纵向 滑动限位板和横向滑动限位板以螺栓在螺栓滑槽内滑动并锚固以固定模型试验槽。
[0010] 作为优选：所述的模型试验槽采用透明材料制成，内部设置有人工合成透明土，模 型粧上设置模型粧加载头。
[0011] 这种透明土模型粧试验测试装置的使用方法，主要包括以下步骤：
[0012] 1)实验台调平：通过可调式桌脚对实验台进行调平，辅以水准器校核；
[0013] 2)安装试验槽固定系统：先将滑模固定板以滑模固定板固定螺丝固定于台面上， 纵向滑动限位板和横向滑动限位板以螺栓在螺栓滑槽内锚固；
[0014] 3)安置模型试验槽：按试验参数要求配制人工合成透明土，置入模型试验槽内， 并将模型试验槽通过试验槽固定系统固定在台面上；
[0015] 4)安装反力架：将反力架以可调式螺杆穿过螺杆预留孔，以固定螺帽固定于实验 台上，通过拧动固定螺帽调整可调式螺杆高度；
[0016] 5)设置器材：根据模型试验槽的位置，以螺钉和支架固定板将各个支架固定在台 面上，并将各个器材安置好；其中相机镜头所在平面平行于模型试验槽某一外立面，激光器 和工程漫射体置于相交的另一侧面，且工程漫射体设置在激光器和模型试验槽之间；
[0017] 6)设置模型粧：将模型粧和模型粧加载头设置好，放置于小型油压千斤顶下，启 动千斤顶，将模型粧压入透明土内少许，保持其竖直；
[0018] 7)启动器材：打开激光器，待功率稳定后，调整激光切面的角度，使其垂直打入透 明土中，形成散斑场；调整相机视场，使其涵括整个模型粧，并设置为自动连续拍摄模式；
[0019] 8)压粧：开启小型油压千斤顶，使其下端缓慢匀速下降，将模型粧静压入土；
[0020] 9)后处理：以油压表和压力计记录粧顶压力，以相机记录模型粧入土后粧体位移 和土体变形。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] (1)设计的模型槽固定系统可针对不同尺寸的模型槽进行自主调整，很好的适应 实验的多样性。
[0023] (2)试验装置采用反力架上设置小型油压千斤顶的方式，可满足绝大部分微型粧 的沉粧加载要求，方便对加载力的控制和观测记录。
[0024] (3)采用激光器和相机在黑暗环境下对透明土内模型粧的沉粧过程进行观测记 录，可较好的对粧体在土体内的沉粧过程进行模拟，测试得到的数据和图像有很好的参考 价值。
【附图说明】
[0025] 图1是整套透明土模型粧试验测试系统的立体示意图
[0026] 图2是试验槽固定系统示意图
[0027] 图3是可调式桌脚示意图；
[0028] 附图标记说明：1_实验台；2-平台支脚；3-螺孔；4-可调式桌脚；5-工程漫射体； 6-工程漫射体支架；7-激光器；8-激光器支架；9-激光器电源线；10-相机；11-相机支架； 12-支架固定板；13-透明土；14-模型粧；15-千斤顶；16-油管；17-油压表；18-压力计； 19-模型粧加载头；20-反力架；21-模型试验槽；22-滑模固定板；23-滑模固定板固定螺 丝；24-纵向滑动限位板；25-横向滑动限位板；26-螺栓滑槽；27-可调式螺杆；28-螺杆预 留孔；29-固定螺帽。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解 本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围 内。
[0030] 本实施方式中的透明土、模型槽、反力架等技术参数要求，在本实施例中不再累 述，重点阐述本发明涉及的发明结构特点及功效，并配合附图详细说明如下：
[0031] 如图1，实验台1由长1200mm宽900mm厚20mm的木质台面、四根直径30mm的平台 支脚2和四个可调式桌脚4组成，其中平台上预设螺杆预留孔28,平台支脚2底部设置螺孔 3, 可由对应可调式桌脚4拧入并进行调平。其中螺杆预留孔直径IOmm;平台支脚2底部螺 孔直径5_，与可调式桌脚4上的螺栓对应。
[0032] 台面上设置有工程漫射体5和工程漫射体支架6、激光器7和激光器支架8、相机 10和相机支架11，每个支架底部都设置有支架固定板，上面有孔洞，以备后期用螺钉固定 支架。其中工程漫射体5是ED1-L41OO( 0:1英寸0.4°xl00° )直线型漫射体，可将直线光 源变为光面；激光器7是波长532nm，功率2W，以激光器电源线9进行插电工作，相机10自 带镜头，可调节焦距，。
[0033] 人工合成透明土 13可根据模型粧14和模型试验槽21的尺寸大小进行配制，此本 实施例中，模型粧14为直径4. 8_，长270_的圆粧，以硬质塑料制成；模型试验槽21为长 160mm宽60mm高410mm的有机玻璃制成，壁厚5mm。
[0034] 如图2，所述的试验槽固定系统，包括滑模固定