CN105716970A - 异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 - Google Patents
异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105716970A CN105716970A CN201610263630.7A CN201610263630A CN105716970A CN 105716970 A CN105716970 A CN 105716970A CN 201610263630 A CN201610263630 A CN 201610263630A CN 105716970 A CN105716970 A CN 105716970A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pile
- model
- soil
- light emitter
- water bath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明提供了一种异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法，实验装置包括承台、模型桩、模型槽、水浴槽、温控系统、激光源以及数码摄像装置；模型桩为全比例尺的异形桩，设置在模型槽内，周围布置透明土，模型槽设置在水浴槽内，且底部开设有转轴孔，内设转轴，转轴带动模型桩产生竖向位移或扭转位移；温控系统与水浴槽配合作用，调节桩-土接触面温度；模型槽上方和侧面均设有激光源和数码相机。本发明实现了可视化观测异形桩截面凹面的剪切变形，并且可以对比不同加载方式、不同温度、不同桩型的剪切破坏特性，对于研究全比例尺模型桩接触面剪切具有重要意义，同时本发明的试验装置结构简单，操作方便，易于实现，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法，属于模型试验技术领域。
背景技术
建筑物构件与土体之间的相互作用问题，一直是岩土工程研究的重要课题。运用数值模拟方法分析建筑物构件与土体相互作用时，接触问题的设置对计算结果的准确性和可靠性影响巨大。目前国内外接触面剪切破坏及剪切带的研究大多数针对的是平面剪切的情况，然而，实际的岩土工程领域中例如桩基与土体之间，接触问题是三维的环状接触问题，平面接触不能完全如实反映接触形式。环状接触面的位移变形不易测量导致环状接触研究相对较少，尤其是异形桩桩-土接触面，研究甚少、进展缓慢。针对考虑温度效应的异形桩全尺寸桩-土接触面剪切的研究则相对更少。
中国发明专利“土与结构相互作用的接触面剪切试验可视化装置”（专利号：ZL201010182628.X）公开了一种土与结构相互作用的接触面剪切试验可视化装置；该装置利用透视窗和摄像装置对土与结构作用的二维接触面进行了可视化观测；但是该专利的技术方案，不能解决三维接触面的可视化问题。中国发明专利“基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验槽及试验方法”（专利号：ZL200810046863.7）公开了一种基于试验环境和接触面可变的岩土模型试验装置；该装置可以考虑边坡在降雨和浸水条件下以及在不同岩土接触面条件下的变形测量；但是既不能解决桩-土三维接触面测量问题，也不能解决接触面的可视化观测问题。中国发明专利“土体-结构接触面力学特性的试验方法及试验装置”（专利号：ZL201310045084.6）公开了一种土体-结构接触面力学特性的试验装置；该技术装置可以对土体与结构的三维环状接触面力学特性进行测量；但是该技术方案，并不能可视化观测接触面的位移特性，并且无法对异形桩与土体之间的接触面进行量测，也无法考虑温度对接触面力学特性的影响。
传统的变形测量方法测量结果往往不够准确，同时不能给出土体内部连续变形的整个位移场。现代数字图像技术也只局限于测量土体的宏观或边界变形，不能实现实际土体内部变形的可视化。利用X-射线、计算机层析扫描（CAT扫描）等方法虽然可以用来测量土体内部的连续变形，但是昂贵的费用，限制了这些技术的广泛应用。基于透明土材料的试验技术，以其适中的试验成本以及可以较为精确地连续观测土体内部变形的优点正得到逐步推广应用。然而，目前基于透明土材料开展的可视化模型试验研究，往往是针对整体的位移场、渗流场或者温度场，而尚未有针对构建物与土体接触面的相关应用研究。因此，基于透明土试验技术，可视化研究实际全尺寸桩-土接触面剪切时的土体内部位移，对三维接触面剪切破坏形式研究显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法，实现可视化观测不同温度、不同桩型、不同加载方式下，全比例尺异形桩桩-土接触面剪切破坏特性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，包括承台、模型桩、模型槽、水浴槽、温控系统、激光源以及数码摄像装置；
所述模型桩为全比例尺的异形桩，设置在所述模型槽内，模型桩的周围布置有透明土，所述模型槽设置在水浴槽内，所述模型槽和水浴槽均为透明装置，且两者均设置在承台上，所述模型槽的底部对应模型桩的位置开设有转轴孔，所述转轴孔内设有转轴，所述转轴带动模型桩产生竖向位移或绕竖向中心轴的扭转位移；
所述温控系统与水浴槽配合作用，调节桩-土接触面温度；
所述激光源包括第一激光源、第二激光源、第三激光源和第四激光源，所述第一激光源和第二激光源设置在模型槽的上方，第三激光源和第四激光源对称设置在模型槽的侧面，且位于模型桩对称轴的两侧；
所述数码摄像装置包括第一数相机和第二数码相机，所述第一数相机设置在模型槽的上方，且位于第一激光源和第二激光源的中间，所述承台上还设有环形滑轨，所述环形滑轨绕水浴槽设置，所述第二数码相机与环形滑轨活动连接，可沿环形滑轨移动，滑轨上设置有卡槽和刻度，用于固定第二数码相机。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述转轴底部设有加载系统，所述加载系统用于控制转轴的竖向位移或扭转位移；所述转轴为空心圆柱形钢管，其上部内嵌于模型桩的底部、下部与加载系统连接，转轴孔与转轴之间设有环形密封垫，所述环形密封垫为橡胶材料制成。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述温控系统包括温度传感器、水浴箱、水泵、控温液体；所述水浴槽设置有液体入口和液体出口，两者均通过导管与水浴箱连接，所述液体入口和液体出口处均设有阀门和温度传感器，液体出口与水浴箱之间的导管的中部还设置有水泵，使水浴箱内的控温液体在水浴槽与水浴箱之间循环流动，所述水浴槽的温度控制范围为5-80℃。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述水浴槽由透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，所述控温液体为纯净水或透明油，所述导管由聚乙烯材料制成。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽的形状为空心圆柱体或长方体，所述空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；所述长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述透明土由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述模型桩由混凝土或聚碳酸酯或有机玻璃材料制成，横截面形状为X形或Y形或H形或者圆形，等效直径为400~600mm，底部中心内嵌转轴。
基于前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
A，根据试验设计要求，制作模型槽、全比例尺的模型桩和透明土；
B，将模型槽置于承台上，将转轴穿过模型槽与加载系统相连，并将模型桩置于模型槽内，模型桩底面与模型槽底部接触，在水浴槽周围布置环形滑轨，在模型槽上方和侧面安装激光源和数码摄像装置，数码摄像装置通过数据线与处理装置连接；打开激光源，检查其在透明土体内部形成的颗粒切面明亮度，调整激光角度，分别使激光垂直和水平入射，打开对应的数码摄像装置，调整其镜头，使其能拍摄整个试验画面；
C，按照试验设计要求，将转轴底部与加载系统相接；打开温控系统，使控温液体循环，调节桩-土接触面温度至稳定状态；
D，根据设计的位移速率，施加竖向或者扭转位移，在指定位移处，暂停加载；
模型槽侧面的第三激光源和第四激光源的激光入射形成切面，由模型槽上方的第一数码相机记录土体位移规律；
模型槽上方的第一激光源和第二激光源的激光入射形成切面，由模型槽侧面的第二数码相机围绕滑轨一周，在固定的卡槽位置记录加载过程中接触面和透明土内部的位移规律；
E，重复步骤A~D，通过试验装置分析不同加载方式、不同温度、不同桩型的全比例尺模型桩桩-土接触面滑动带大小和桩周土位移发展情况，完成考虑温度效应的全比例尺异形桩桩-土接触面剪切破坏形式可视化试验，重复制备透明土的过程中保持透明土的高度和密实度不变，以保证全比例尺模型桩周围的围压不变。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤A中模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽的形状为空心圆柱体或长方体，所述空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；所述长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；模型桩由混凝土或聚碳酸酯或有机玻璃材料制成，横截面形状为X形或Y形或H形或者圆形，等效直径为400~600mm。
前述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤A透明土由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
本发明通过利用透明土材料、全比例尺异形桩、加载系统、温控系统、激光源以及数码相机组成的试验装置，可视化观测与分析温控条件下不同桩型在竖向或者扭转位移作用下的全比例尺异形桩桩-土接触面剪切破坏形式和变形发展规律。克服了常规直剪试验只能观测平面接触面的缺点，实现了可视化观测异形截面凹面的剪切变形，进而研究异形桩-土体三维接触面剪切破坏形式，并且可以对比不同加载方式、不同温度、不同桩型的剪切破坏特性，对于研究全比例尺模型桩接触面剪切具有重要意义，同时本发明的试验装置结构简单，操作方便，易于实现，成本较低。
附图说明
图1是本发明的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的结构示意图。
图2是本发明的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的俯视图。
图3是本发明的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的X型的模型桩示意图。
图4是本发明的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的Y型的模型桩示意图。
图5是本发明的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的H型的模型桩示意图。具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，结构如图1-2所示，包括承台22、模型桩2、模型槽1、水浴槽4、温控系统、激光源以及数码摄像装置。
模型桩2为模拟现场异形桩实际全比例尺的模型桩，桩体制作材料可以是混凝土或PC（聚碳酸酯）或有机玻璃材料，如图3-5所示，模型桩2的横截面形状可以是X形、Y形、H形或者圆形，等效直径为400~600mm（本实施例的模型桩为等效直径为400mm的X型，由混凝土制成）。模型桩2表面可以是光滑的、也可以是粗糙的。
模型桩2设置在模型槽1内，周围布置有透明土3，模型槽1设置在水浴槽4内，模型槽1和水浴槽4均为透明装置，且两者均设置在承台22上，承台22制作材料为钢材或者铝材。
模型槽1采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽1的形状为空心圆柱体或长方体，空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm。（本实施例模型槽为透明有机玻璃制成的空心圆柱体，直径500mm，高300mm，周围壁厚10mm，底面壁厚20mm）。
模型槽1的底部对应模型桩2的位置开设有转轴孔（本实施例转轴孔孔径200mm），承台22在相应位置也留有圆形孔，转轴孔内设有转轴5，转轴5用于带动模型桩2产生竖向位移或绕竖向中心轴的扭转位移，转轴5底部还设有加载系统6，加载系统6用于控制转轴5的竖向位移或扭转位移；转轴5为空心圆柱形钢管，其上部内嵌于模型桩2的底部、下部与加载系统6连接，转轴孔与转轴5之间设有环形密封垫7，环形密封垫7为橡胶材料制成，用于保证模型槽1的密封性。加载系统6可以施加设计速率的竖向位移或绕竖向中心轴的扭转位移，设计速率为1-2mm/s。
透明土3为饱和状态，由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液（本实施例透明土由粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒与蔗糖溶液混合配制）。
激光源均由激光器和线性转换器组成，包括第一激光源13、第二激光源14、第三激光源16和第四激光源17，第一激光源13和第二激光源14设置在模型槽1的上方，通过支架21与承台22固定，第三激光源16和第四激光源17设置在模型槽1的侧面，位于模型桩对称轴的两侧，通过激光源支座20固定在承台22上。
数码摄像装置包括第一数相机15和第二数码相机18，第一数相机15与支架21固定连接，设置在模型槽1的上方，且位于第一激光源13和第二激光源14的中间，用于从垂直方向上拍摄试验画面。承台22上还设有环形滑轨19，环形滑轨19绕水浴槽4设置，第二数码相机18与环形滑轨19活动连接，可沿环形滑轨19移动，滑轨19上设置有卡槽和刻度，用于固定第二数码相机18，便于拍摄。
温控系统与水浴槽4配合作用，调节异形桩桩-土接触面温度。温控系统包括温度传感器8、水浴箱12、水泵10、控温液体，水浴槽4由透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成（本实施例水浴槽由透明有机玻璃制成，为直径700mm），水浴槽4与模型槽1连接处做密封处理，控温液体为纯净水或透明油（本实施例采用纯净水），水浴槽4设置有液体入口和液体出口，两者均通过导管9与水浴箱12连接，液体入口和液体出口处均设有阀门11，液体出口与水浴箱12之间的导管9的中部还设置有水泵10，使水浴箱12内的控温液体在水浴槽4与水浴箱12之间循环流动，液体入口处设有温度传感器8，用于记录控温液体的初始温度，液体入口处上方液面同样设有温度传感器8，用于记录控温液体温度，水浴槽4的温度控制范围为5-80℃。导管9由聚乙烯材料制成。
上述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，包括如下步骤：
A，根据试验设计要求，制作模型槽、全比例尺的异形桩和透明土；模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽的形状为空心圆柱体或长方体，空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；异形桩由混凝土或聚碳酸酯或有机玻璃材料制成，横截面形状为X形或Y形或H形或者圆形，等效直径为400~600mm；透明土由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。
B，将模型槽置于承台上，将转轴穿过模型槽与加载系统相连，并将模型桩置于模型槽内，模型桩底面与模型槽底部接触，在模型桩的周围布置透明土，在水浴槽周围布置环形滑轨，在模型槽上方支架和侧面安装激光源和数码相机，数码相机通过数据线与处理装置联接；打开激光源，检查其在透明土体内部形成的颗粒切面明亮度，调整激光角度，分别使激光垂直和水平入射，打开对应的数码相机，调整其镜头，使其能拍摄整个试验画面。
C，按照试验设计要求，将转轴底部与加载系统相接；打开温控系统，使控温液体循环，调节异形桩桩-土接触面温度至稳定状态。
D，根据设计的位移速率，施加竖向或者扭转位移，在指定位移处，暂停加载；
模型槽侧面的第三激光源和第四激光源的激光入射形成切面，由模型槽上方的第一数码相机记录土体位移规律；
模型槽上方的第一激光源和第二激光源的激光入射形成切面，由模型槽侧面的第二数码相机围绕滑轨一周，在固定的卡槽位置记录加载过程中接触面和透明土内部的位移规律。
E，重复步骤A~D，通过试验装置分析不同加载方式、不同温度、不同桩型的全比例模型桩的桩-土接触面滑动带大小和桩周土位移发展情况，完成考虑温度效应的全比例尺异形桩桩-土接触面剪切破坏形式可视化试验，重复制备透明土的过程中保持透明土的高度和密实度不变，以保证全比例尺模型桩周围的围压不变。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，包括承台（22）、模型桩（2）、模型槽（1）、水浴槽（4）、温控系统、激光源以及数码摄像装置；
所述模型桩（2）为全比例尺的异形桩，设置在所述模型槽（1）内，模型桩（2）的周围布置有透明土（3），所述模型槽（1）设置在水浴槽（4）内，所述模型槽（1）和水浴槽（4）均为透明装置，且两者均设置在承台（22）上，所述模型槽（1）的底部对应模型桩（2）的位置开设有转轴孔，所述转轴孔内设有转轴（5），所述转轴（5）带动模型桩（2）产生竖向位移或绕竖向中心轴的扭转位移；
所述温控系统与水浴槽（4）配合作用，调节桩-土接触面温度；
所述激光源包括第一激光源（13）、第二激光源（14）、第三激光源（16）和第四激光源（17），所述第一激光源（13）和第二激光源（14）设置在模型槽（1）的上方，第三激光源（16）和第四激光源（17）对称设置在模型槽（1）的侧面，且位于模型桩（2）对称轴的两侧；
所述数码摄像装置包括第一数相机（15）和第二数码相机（18），所述第一数相机（15）设置在模型槽（1）的上方，且位于第一激光源（13）和第二激光源（14）的中间，所述承台（22）上还设有环形滑轨（19），所述环形滑轨（19）绕水浴槽（4）设置，所述第二数码相机（18）与环形滑轨（19）活动连接，可沿环形滑轨（19）移动，滑轨（19）上设置有卡槽和刻度，用于固定第二数码相机（18）。
2.根据权利要求1所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述转轴（5）底部设有加载系统（6），所述加载系统（6）用于控制转轴（5）竖向位移或扭转位移；所述转轴（5）为空心圆柱形钢管，其上部内嵌于模型桩（2）的底部、下部与加载系统（6）连接，转轴孔与转轴（5）之间设有环形密封垫（7），所述环形密封垫（7）为橡胶材料制成。
3.根据权利要求1所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述温控系统包括温度传感器（8）、水浴箱（12）、水泵（10）、控温液体；所述水浴槽（4）设置有液体入口和液体出口，两者均通过导管（9）与水浴箱（12）连接，所述液体入口和液体出口处均设有阀门（11）和温度传感器（8），液体出口与水浴箱（12）之间的导管（9）的中部还设置有水泵（10），使水浴箱（12）内的控温液体在水浴槽（4）与水浴箱（12）之间循环流动，所述水浴槽（4）的温度控制范围为5-80℃。
4.根据权利要求3所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述水浴槽（4）由透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，所述控温液体为纯净水或透明油，所述导管（9）由聚乙烯材料制成。
5.根据权利要求1所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述模型槽（1）采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽（1）的形状为空心圆柱体或长方体，所述空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；所述长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm。
6.根据权利要求1所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述透明土（3）由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。
7.根据权利要求1所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置，其特征在于，所述模型桩（2）由混凝土或聚碳酸酯或有机玻璃材料制成，横截面形状为X形或Y形或H形或者圆形，等效直径为400~600mm，底部中心内嵌转轴（5）。
8.基于权利要求1-7任意一项所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
A，根据试验设计要求，制作模型槽、全比例尺的模型桩和透明土；
B，将模型槽置于承台上，将转轴穿过模型槽与加载系统相连，并将模型桩置于模型槽内，模型桩底面与模型槽底部接触，在水浴槽周围布置环形滑轨，在模型槽上方和侧面安装激光源和数码摄像装置，数码摄像装置通过数据线与处理装置连接；打开激光源，检查其在透明土体内部形成的颗粒切面明亮度，调整激光角度，分别使激光垂直和水平入射，打开对应的数码摄像装置，调整其镜头，使其能拍摄整个试验画面；
C，按照试验设计要求，将转轴底部与加载系统相接；打开温控系统，使控温液体循环，调节桩-土接触面温度至稳定状态；
D，根据设计的位移速率，施加竖向或者扭转位移，在指定位移处，暂停加载；
模型槽侧面的第三激光源和第四激光源的激光入射形成切面，由模型槽上方的第一数码相机记录土体位移规律；
模型槽上方的第一激光源和第二激光源的激光入射形成切面，由模型槽侧面的第二数码相机围绕滑轨一周，在固定的卡槽位置记录加载过程中接触面和透明土内部的位移规律；
E，重复步骤A~D，通过试验装置分析不同加载方式、不同温度、不同桩型的全比例尺模型桩桩-土接触面滑动带大小和桩周土位移发展情况，完成考虑温度效应的全比例尺异形桩桩-土接触面剪切破坏形式可视化试验，重复制备透明土的过程中保持透明土的高度和密实度不变，以保证全比例尺模型桩周围的围压不变。
9.根据权利要求8所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤A中模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽的形状为空心圆柱体或长方体，所述空心圆柱体直径为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；所述长方体边长为500~800mm、高度为300~350mm、周围壁厚为10~20mm、底面壁厚为20~40mm；模型桩由混凝土或聚碳酸酯或有机玻璃材料制成，横截面形状为X形或Y形或H形或者圆形，等效直径为400~600mm。
10.根据权利要求8所述的异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置的使用方法，其特征在于，所述步骤A透明土由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610263630.7A CN105716970B (zh) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | 异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610263630.7A CN105716970B (zh) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | 异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105716970A true CN105716970A (zh) | 2016-06-29 |
| CN105716970B CN105716970B (zh) | 2018-10-09 |
Family
ID=56161638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610263630.7A Active CN105716970B (zh) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | 异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105716970B (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106404567A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 上海交通大学 | 波浪荷载下桩土模拟装置及方法 |
| CN106917394A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-04 | 河海大学 | 透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法 |
| CN107525723A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-29 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种考虑温度作用的桩土作用大型直剪试验方法 |
| CN107621410A (zh) * | 2017-08-14 | 2018-01-23 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种考虑温度作用的桩土界面试验模型装置 |
| CN107655760A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-02 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 颗粒垫层上土工膜顶破模拟试验装置及试验方法 |
| CN107843485A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-03-27 | 浙江工业大学 | 一种用于直剪实验的温控剪切盒装置及操作方法 |
| CN107872642A (zh) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 河北农业大学 | 培养钵植物根系图像采集系统 |
| CN107907481A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-13 | 浙江大学 | 应力状态和加载路径可控的空心圆柱界面扭剪仪 |
| CN108037022A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-15 | 浙江大学 | 一种基于图像捕捉的桩土界面剪切试验装置及试验方法 |
| CN108680477A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-10-19 | 浙江大学 | 基于激光测试技术和透明土可视化的管涌试验装置及方法 |
| CN109238845A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 吉林建筑大学 | 一种进行桩周土体破坏试验的装置 |
| CN109374856A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 大连理工大学 | 观测透明土模型内部三维空间变形的试验装置及使用方法 |
| CN110261241A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 扭剪法界面特性试验装置及方法 |
| CN110567870A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 辽宁工程技术大学 | 一种桩土界面摩擦可视化试验装置及方法 |
| CN110967468A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-07 | 同济大学 | 水力环境变化诱发挖填组合路基边坡分散性失稳破坏分析的试验装置 |
| CN112082856A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-12-15 | 中国海洋大学 | 一种3d静-动态土工变形与强度测试系统 |
| CN113551956A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-26 | 重庆大学溧阳智慧城市研究院 | 一种全自动化透明土材料制配试验装置及其使用方法 |
| CN113790982A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-14 | 南华大学 | 一种桩-非饱和土界面摩擦可视化试验装置及方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103822875A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-05-28 | 河海大学 | 一种能量桩桩-土接触面摩擦力测试装置及测试方法 |
| CN103913360A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 湖南城市学院 | 冰晶石在配制透明土中的应用及所制的透明土和生产方法 |
| CN103913359A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 湖南城市学院 | 氟化钙在配制透明土中的应用及所制的透明土和生产方法 |
| CN103926102A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 湖南城市学院 | 能量桩－土荷载、温度传递机理模型试验装置和试验方法 |
| CN103940853A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 湖南城市学院 | 注浆联合化学电渗散体材料桩模型试验装置和试验方法 |
| CN103940981A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 湖南城市学院 | 浆固碎石水泥土搅拌组合桩模型试验装置及试验方法 |
| CN103969099A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-06 | 河海大学 | 一种人工合成透明土材料的制配方法 |
| CN104515734A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-15 | 广西科技大学 | 一种管桩竖向静载试验可视化模拟装置及模拟方法 |
| CN105040755A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-11 | 河海大学 | 一种基于透明岩体的嵌岩桩模型试验装置及其使用方法 |
-
2016
- 2016-04-26 CN CN201610263630.7A patent/CN105716970B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103822875A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-05-28 | 河海大学 | 一种能量桩桩-土接触面摩擦力测试装置及测试方法 |
| CN103913360A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 湖南城市学院 | 冰晶石在配制透明土中的应用及所制的透明土和生产方法 |
| CN103913359A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-09 | 湖南城市学院 | 氟化钙在配制透明土中的应用及所制的透明土和生产方法 |
| CN103926102A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 湖南城市学院 | 能量桩－土荷载、温度传递机理模型试验装置和试验方法 |
| CN103940853A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 湖南城市学院 | 注浆联合化学电渗散体材料桩模型试验装置和试验方法 |
| CN103940981A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 湖南城市学院 | 浆固碎石水泥土搅拌组合桩模型试验装置及试验方法 |
| CN103969099A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-06 | 河海大学 | 一种人工合成透明土材料的制配方法 |
| CN104515734A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-15 | 广西科技大学 | 一种管桩竖向静载试验可视化模拟装置及模拟方法 |
| CN105040755A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-11 | 河海大学 | 一种基于透明岩体的嵌岩桩模型试验装置及其使用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孔纲强等: "极限荷载下纵向截面异形桩破坏形式对比模型试验研究", 《岩土力学》 * |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106404567A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 上海交通大学 | 波浪荷载下桩土模拟装置及方法 |
| CN107872642A (zh) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 河北农业大学 | 培养钵植物根系图像采集系统 |
| CN106917394A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-04 | 河海大学 | 透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法 |
| CN106917394B (zh) * | 2017-03-08 | 2018-12-14 | 河海大学 | 透明成层土模拟系统、及其配制方法、及其中的微型钢管桩后注浆试验装置及其使用方法 |
| CN107621410A (zh) * | 2017-08-14 | 2018-01-23 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种考虑温度作用的桩土界面试验模型装置 |
| CN107525723A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-29 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种考虑温度作用的桩土作用大型直剪试验方法 |
| CN107655760A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-02 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 颗粒垫层上土工膜顶破模拟试验装置及试验方法 |
| CN107655760B (zh) * | 2017-09-28 | 2020-04-03 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 颗粒垫层上土工膜顶破模拟试验装置及试验方法 |
| CN107843485A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-03-27 | 浙江工业大学 | 一种用于直剪实验的温控剪切盒装置及操作方法 |
| CN107907481A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-13 | 浙江大学 | 应力状态和加载路径可控的空心圆柱界面扭剪仪 |
| CN108037022A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-15 | 浙江大学 | 一种基于图像捕捉的桩土界面剪切试验装置及试验方法 |
| CN107907481B (zh) * | 2017-12-19 | 2024-03-26 | 浙江大学 | 应力状态和加载路径可控的空心圆柱界面扭剪仪 |
| CN108680477A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-10-19 | 浙江大学 | 基于激光测试技术和透明土可视化的管涌试验装置及方法 |
| CN108680477B (zh) * | 2018-01-12 | 2024-04-12 | 浙江大学 | 基于激光测试技术和透明土可视化的管涌试验装置及方法 |
| CN109238845A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 吉林建筑大学 | 一种进行桩周土体破坏试验的装置 |
| CN109374856A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-02-22 | 大连理工大学 | 观测透明土模型内部三维空间变形的试验装置及使用方法 |
| CN109374856B (zh) * | 2018-09-25 | 2020-04-07 | 大连理工大学 | 观测透明土模型内部三维空间变形的试验装置及使用方法 |
| CN110261241A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 扭剪法界面特性试验装置及方法 |
| CN110567870A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 辽宁工程技术大学 | 一种桩土界面摩擦可视化试验装置及方法 |
| CN112082856A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-12-15 | 中国海洋大学 | 一种3d静-动态土工变形与强度测试系统 |
| CN112082856B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-01-28 | 中国海洋大学 | 一种3d静-动态土工变形与强度测试系统 |
| CN110967468A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-07 | 同济大学 | 水力环境变化诱发挖填组合路基边坡分散性失稳破坏分析的试验装置 |
| CN110967468B (zh) * | 2019-12-12 | 2022-02-15 | 同济大学 | 水力环境变化诱发挖填组合路基边坡分散性失稳破坏分析的试验装置 |
| CN113551956A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-26 | 重庆大学溧阳智慧城市研究院 | 一种全自动化透明土材料制配试验装置及其使用方法 |
| CN113551956B (zh) * | 2021-06-10 | 2023-06-06 | 重庆大学溧阳智慧城市研究院 | 一种全自动化透明土材料制配试验装置及其使用方法 |
| CN113790982A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-14 | 南华大学 | 一种桩-非饱和土界面摩擦可视化试验装置及方法 |
| CN113790982B (zh) * | 2021-07-30 | 2024-03-29 | 南华大学 | 一种桩-非饱和土界面摩擦可视化试验装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105716970B (zh) | 2018-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105716970A (zh) | 异形桩桩-土接触面破坏形式可视化试验装置及使用方法 | |
| CN110954676B (zh) | 用于模拟盾构下穿既有隧道施工可视化试验装置 | |
| CN105699289B (zh) | 一种pcc桩内摩擦力的测试装置及其使用方法 | |
| CN207379851U (zh) | 基于透明土模型的循环荷载加载试验装置 | |
| CN109374856B (zh) | 观测透明土模型内部三维空间变形的试验装置及使用方法 | |
| US20220228486A1 (en) | Hypergravity model test device and method for simulating progressive failure of shield tunnel face | |
| CN109712500B (zh) | 一种土体管涌破坏三维全息可视化的试验装置及使用方法 | |
| CN103411751A (zh) | 一种可视化交叉裂隙动水注浆试验装置及方法 | |
| CN109085070B (zh) | 用于土与结构物剪切特性研究的可视化试验装置和方法 | |
| CN107621524B (zh) | 一种模拟隧道开挖变形的透明土模型试验装置和试验方法 | |
| CN104330533A (zh) | 模拟降雨及地下水渗流下隧道围岩塌方的试验装置及方法 | |
| CN111679060B (zh) | 一种地震与降雨耦合作用下角度可变边坡模型试验装置及方法 | |
| CN103953074A (zh) | 一种开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置及实验方法 | |
| CN108333328A (zh) | 一种渗流行车动荷载下路基土体位移场与渗流场可视化的试验装置和试验方法 | |
| CN104515734A (zh) | 一种管桩竖向静载试验可视化模拟装置及模拟方法 | |
| CN105672379A (zh) | 动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置 | |
| CN105239610A (zh) | 可量测挡土墙绕墙底转动时有限填土压力及位移的装置 | |
| CN102735594B (zh) | 一种模拟液化后颗粒运动特性的试验装置和方法 | |
| CN110847250A (zh) | 考虑渗流的加载对轨道交通影响的可视化试验模型及方法 | |
| CN216142758U (zh) | 模拟管片不同位置注浆孔注浆的可视化试验装置 | |
| CN106013274A (zh) | 一种深基坑开挖卸荷场桩基水平承载综合模拟试验装置 | |
| CN106884441A (zh) | 一种可视化敞口双壁模型管桩试验装置 | |
| CN114034845A (zh) | 模拟管片不同位置注浆孔注浆的可视化试验装置及其试验方法 | |
| CN109958147A (zh) | 一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置及方法 | |
| Dai et al. | Experimental and numerical investigation on the mechanism of ground collapse induced by underground drainage pipe leakage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |