CN108951717A - 一种多功能桩基模型试验箱装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

发明提供一种多功能桩基模型试验箱装置及其使用方法。该试验箱装置包括有机玻璃箱体、箱体支撑钢架、活动支座和活动反力梁。所述有机玻璃箱体放在箱体支撑钢架内部，支撑钢架下部设置插销固定孔固定出料门，支撑钢架上部钢板加强箍上为活动支座，两活动支座间为活动反力梁。该试验箱装置的使用方法包括调试准备、传感器布置、埋桩、箱内部位置圆柱桩竖向加载和箱壁半桩沉桩挤土试验等步骤。该试验箱装置重量轻、部件拆卸性好、易于搬运且空间利用度高，可以模拟多种工况，提高了试验效率。

Description

一种多功能桩基模型试验箱装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及地基基础工程技术领域，特别涉及一种多功能桩基模型试验箱装置。

背景技术

土木工程地基处理中，常面临着地基的承载力及稳定性不足、压缩及不均匀沉降和液化等问题。采用桩基处理上述不良地基，是一种行之有效的方法。因此，工程建设中，常涉及桩基对地基的加固效果及加固机理研究的问题。

桩基的现场原位试验是检验桩基对地基的加固效果的一种方法，但原位试验需要消耗大量人力、物力、财力，试验成本极高；并且野外试验场地条件等复杂多变，不可控制因素太多，往往导致试验结果随机性较大，相关规律变化不明显。为此，桩基的室内模型试验作为检验地基的加固效果及研究桩基的加固机理的方法应运而生。室内桩基模型试验是将原位的地基与桩进行一定比例的缩尺，较精确的人为设置试验场地的各种因素，可控的研究各种变化因素对加固效果的影响，并从机理上对加固效果进行解译。桩基的室内模型试验常在模型试验箱中完成，试验箱设计的好坏，关系着桩基模型试验可获得信息的种类、试验效率及试验可靠性等一系列问题。

然而，现有技术中的试验箱受反力梁结构的制约，预制模型单桩只能填埋反力梁正下方区域进行加荷试验。若遇到需要养护1个月的现浇模型桩，每次只能在反力梁正下方浇筑极少的几根桩体，一批试样的试验周期极长，效率将极低；箱体内部空间通常不可调，在进行单桩试验时，为了获得桩位于土体内的较大埋深，也需要将整个箱体空间填充地基土，填土工作量大，离桩周较远处的填土发生严重浪费；在地基土底部需排水时，地基土也易进入排水管及排水阀，阻塞管道；在进行模型半圆柱桩沿透明箱壁的可视化试验时，模型半圆柱桩在地基土中贯入过程中易发生土颗粒进入模型半圆柱桩与箱壁间，降低可视化试验效果甚至导致可视化试验失败。普通模型箱的工字钢反力梁和两端支撑U型钢架的连接处面积小，配置固定用的螺栓数少，在给群桩施加较大反力过程中，反力梁和两端支撑钢架接触处的力仅由几根螺栓承受，螺栓易变形，加上螺栓一端位于工字钢内部、一端位于U型钢内部，拆卸螺栓空间狭小，在需要调整反力梁高度时，螺栓拆卸困难。并且，一批试验结束后，需要将箱体内部的地基土挖出，以便桩体可以重新埋设或浇筑模型桩到模型箱靠近底部的位置。为获得较大埋深，模型箱深度较大，试验人员将箱体下部的地基土掏出费力，甚至需要试验人员跳进较狭小的模型内部取土，多人协作下仍然费时费力。

因此，亟需发开一种试验周期短且模型箱空间利用度高的桩基模型试验箱装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能桩基模型试验箱装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种多功能桩基模型试验箱装置，包括有机玻璃箱体、箱体支撑钢架、两个活动支座和活动反力梁。

所述有机玻璃箱体整体为一个矩形箱体。这个矩形箱体的四侧壁面依次为第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板。所述四侧壁面的板面上均设置有若干个模型桩限位孔。所述模型桩限位孔布置在壁面的上端。所述第一侧板和第三侧板的内壁上竖向设置有中隔板限位条。所述中隔板限位条上设置有与中隔板相楔插的限位条槽。所述第一侧板和第三侧板的板面上设置有出料口和若干出水孔。所述出料口布置在板面下端。工作时，所述出料口中嵌合有出料门。所述出水孔布置在板面底部。所述出水孔的孔壁上设置有内螺纹。所述第一侧板和第三侧板相应的两个出水孔之间布置有双层过滤管。

所述箱体支撑钢架包括若干纵横钢材。这些钢材通过焊接或栓接方式接合为矩形箱体。所述箱体支撑钢架的上端面设置有顶部钢板加强箍。所述顶部钢板加强箍上设置有若干支座固定孔。工作时，所述有机玻璃箱体嵌座在箱体支撑钢架内腔中。所述箱体支撑钢架侧壁上开设有与出水孔相对应的出水预留孔。出水阀门穿过出水预留孔后旋入出水孔中。

所述两个活动支座对称布置在顶部钢板加强箍上方，并通过支座固定孔与顶部钢板加强箍固定连接。所述活动反力梁布置在两个活动支座之间，并与活动支座固定连接。

进一步，所述第二侧板或第四侧板的板面上设置有刻度线。

进一步，所述出料门包括内板和外板。所述内板与出料口相匹配。工作时，所述内板嵌入出料口中。所述外板位于箱壁外，将出料口完全覆盖。

进一步，所述双层过滤管表面设置有过滤孔。所述双层过滤管包括内层钢过滤管和外层有机玻璃过滤管。所述内层钢过滤管嵌套外层有机玻璃过滤管内。所述外层有机玻璃过滤管的两端与箱壁紧密粘贴。所述内层钢过滤管外壁上具有镀锌层。

进一步，所述箱体支撑钢架的外壁上设置有若干竖向支撑条。所述箱体支撑钢架的外壁中部设置有环状的中部加强箍。

进一步，所述活动支座包括支座底端固定板和竖向U型槽钢。所述支座底端固定板整体为平直钢板。所述支座底端固定板的板面上开设有与支座固定孔相匹配的孔。所述竖向U型槽钢的腹板上设置有若干反力梁固定孔。工作时，两个活动支座的竖向U型槽钢槽口相背。所述活动反力梁通过反力梁固定孔固定连接在两个竖向U型槽钢的腹板之间。

进一步，所述活动反力梁包括工字梁，以及焊接在工字梁两端的反力梁端面板。所述反力梁端面板的板面上开设有与反力梁固定孔相匹配的孔。

本发明还公开一种关于上述多功能桩基模型试验箱装置的使用方法，包括以下步骤：

1)根据试验要求设计模型桩Ⅰ和模型桩Ⅱ。并在模型桩Ⅰ和模型桩Ⅱ的桩体表面粘贴应变片。其中，所述模型桩Ⅰ为圆柱体，模型桩Ⅱ为半圆柱体。所述模型桩Ⅰ和模型桩Ⅱ的桩体直径相等。

2)清理有机玻璃模型箱。将出料门嵌入出料口中。将出水阀与出水孔连接。

3)连接数据采集设备与传感器，并调试。其中，所述传感器包括应变片和土压力盒。所述数据采集设备与计算机连接。

4)将中隔板楔插入两个限位条槽中。在有机玻璃模型箱底部填土至设计深度，在土料顶面布置土压力盒。按设计要求布置模型桩Ⅰ。

5)在有机玻璃模型箱内壁均匀涂抹凡士林。

6)按照设计的填土湿度和干密度，将土料填至箱中预定高度，并依据填土湿度及排水设计情况选择性打开排水阀。

7)调整活动支座位置，并固定在顶部钢板加强箍上表面。

8)调整活动反力梁位置，并固定于两活动支座之间。

9)在模型桩Ⅰ顶部布置载荷板。在载荷板与反力梁之间布置液压千斤顶，并调试液压千斤顶。其中，所述载荷板整体为一块平直板，载荷板边角对称位置布置有千分表。

10)使用液压千斤顶分级加荷，使模型桩Ⅰ受荷下沉。采集桩贯入下沉过程中各项数据，直至桩下沉到规范规定试验可结束的位移值。其中，应变片采集桩应变，土压力盒采集土压力变化值，千分表测量模型桩Ⅰ的下沉位移值。

11)改变活动支座和活动反力梁的位置，重复步骤7)～10)，直至所有位置的模型桩Ⅰ加载完毕。

12)按设计要求布置若干模型桩Ⅱ。其中，所述模型桩Ⅱ的矩形外壁紧贴有机玻璃模型箱内壁。所述模型桩Ⅱ通过限位块与有机玻璃模型箱固定连接。所述限位块整体为长方体。所述限位块的一侧侧壁上开设有圆弧形凹槽。所述限位块的侧壁上还开设有限位孔。螺栓依次穿过限位孔和对应模型桩限位孔后旋入螺母。所述限位块和有机玻璃模型箱内壁将模型桩Ⅱ抱合。

13)在模型桩Ⅱ顶部布置载荷板。调整活动反力梁位置，在载荷板与反力梁之间布置液压千斤顶，并调试液压千斤顶。其中，载荷板边角对称位置布置有千分表。在有机玻璃模型箱外侧布置高清相机。

14)液压千斤顶分级施加荷载，千分表测量桩顶位移，高清相机连续拍摄记录随荷载施加，桩周土体的牵引位移、孔隙率变化、土粒的位置调整和破碎等细节信息。

15)改变位置重复步骤13)～14)直至满足试验设计要求。

16)结合现代DIC技术处理技术，使用计算机对桩的位移以及土的位移、形变、破碎和孔隙率变化等细节信息进行解译，可视化分析桩土相互作用。

17)一个批次内的模型桩Ⅰ8和模型桩Ⅱ10试验结束后，打开出料门5，取出土料。

18)重复步骤1)～17)，开展另一批次的模型桩桩土相互作用试验，直至完成设计的所有试验。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A.可模拟多种试验研究工况，重量轻、部件拆卸性好、易于搬运，极大地提高了试验效率；

B.减少了单桩试验时填土和出土的工作量；提高了出土的效率，缩短了试验周期；

C.贴壁的模型桩可视化试验更易实现，试验可控性提高；

D.在箱内任何位置埋设或现浇桩，均可进行模型桩载荷试验，极大的提高了箱体内空间的利用度。

附图说明

图1为试验箱装置结构示意图；

图2为有机玻璃模型箱结构示意图；

图3为有机玻璃模型箱俯视图；

图4为箱体支撑钢架结构示意图；

图5为活动支座结构示意图；

图6为活动反力梁结构示意图；

图7为出料门结构示意图；

图8为插销结构示意图；

图9为模型桩Ⅰ结构示意图；

图10为限位块结构示意图；

图11为模型桩Ⅱ结构示意图；

图12为双层过滤管结构示意图；

图13为活动接料槽结构示意图；

图14为模型桩加载过程示意图。

图中：有机玻璃模型箱1、出料口101、出水孔102、模型桩限位孔103、中隔板限位条104、限位槽1041、刻度线105、箱体支撑钢架2、顶部钢板加强箍201、支座固定孔2011、出水预留孔202、竖向支撑条203、插销固定孔Ⅰ2031、中部加强箍204、插销固定部205、插销固定孔Ⅱ2051、活动支座3、支座底端固定板301、竖向U型槽钢302、反力梁固定孔3021、活动反力梁4、工字梁401、反力梁端面板402、出料门5、内板501、外板502、插销6、双层过滤管7、内层钢过滤管701、镀锌层7011、外层有机玻璃过滤管702、过滤孔703、模型桩Ⅰ8、限位块9、凹槽901、限位孔902、模型桩Ⅱ10、中隔板11、载荷板12、液压千斤顶13、高清相机14、活动接料槽15。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，本实施例公开一种多功能桩基模型试验箱装置，包括有机玻璃箱体1、箱体支撑钢架2、两个活动支座3和活动反力梁4。

参见图2和图3，所述有机玻璃箱体1整体为一个上端敞口且内中空的矩形箱体。这个矩形箱体的四侧壁面依次为第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板。所述四侧壁面的板面上均按设计设置有两排模型桩限位孔103。所述模型桩限位孔103布置在壁面的上端。所述第二侧板或第四侧板的板面上设置有刻度线105。所述第一侧板和第三侧板的内壁上竖向设置有中隔板限位条104。所述中隔板限位条104上设置有与中隔板11相楔插的限位条槽1041。所述第一侧板和第三侧板的板面上均设置有出料口101和一排出水孔102。所述出料口101布置在板面下端。工作时，所述出料口101中嵌合有出料门5。参见图7，所述出料门5包括内板501和外板502。所述内板501与出料口101相匹配。所述出水孔102布置在板面底部。所述出水孔102的孔壁上设置有内螺纹。所述第一侧板和第三侧板相应的两个出水孔102之间布置有双层过滤管7。参见图12，所述双层过滤管7表面设置有过滤孔703。所述双层过滤管7包括内层钢过滤管701和外层有机玻璃过滤管702。所述内层钢过滤管701嵌套外层有机玻璃过滤管702内作为受力支撑。所述外层有机玻璃过滤管702的两端与箱壁紧密粘贴。所述内层钢过滤管701外壁上具有镀锌层7011。所述镀锌层7011与铁构成原电池，防止内层钢过滤管701和阀门腐蚀。

参见图4，所述箱体支撑钢架2包括多根纵横钢材。这些钢材通过焊接或栓接方式接合为矩形箱体。这个矩形箱体上端敞口且内中空，矩形箱体的底部和侧壁均镂空。所述箱体支撑钢架2的上端面设置有外卷边。所述外卷边水平弯折出顶部钢板加强箍201。所述顶部钢板加强箍201上设置有多排支座固定孔2011。工作时，所述有机玻璃箱体1嵌座在箱体支撑钢架2内腔中，模型桩限位孔103和出料口101位于箱体支撑钢架2的镂空部分。所述箱体支撑钢架2侧壁上开设有与出水孔102相对应的出水预留孔202。出水阀门穿过出水预留孔202后旋入出水孔102中。所述箱体支撑钢架2的外壁中部设置有环状的中部加强箍204。所述箱体支撑钢架2对应于第一侧板和第三侧板的两侧外壁上设置有竖向支撑条203。所述竖向支撑条203上设置有插销固定孔Ⅰ2031。所述箱体支撑钢架2在邻近出料口101的两个边角处布置有插销固定部205。所述插销固定部205上设置有插销固定孔Ⅱ2051。工作时，所述内板501嵌入出料口101中。所述外板502位于箱壁外，将出料口101完全覆盖。参见图8，插销6包括杆体部分和外露部分。所述杆体部分为圆柱体。将插销6的杆体部分依次穿过插销固定孔Ⅱ2051和插销固定孔Ⅰ2031，此时插销6的杆体部分与外板502相切，为封闭出料门5提供反力。出料门5关闭后，出料门5受到的支撑大，密封性较好，出料时，操作简单。

参见图5，所述活动支座3包括支座底端固定板301和竖向U型槽钢302。所述支座底端固定板301整体为平直钢板。所述支座底端固定板301的板面上开设有与支座固定孔2011相匹配的孔。所述竖向U型槽钢302与支座底端固定板301垂直布置，竖向U型槽钢302的下端与支座底端固定板301的上表面焊接。所述竖向U型槽钢302的腹板上设置有两排反力梁固定孔3021。工作时，两个活动支座3的竖向U型槽钢302槽口相背。所述两个活动支座3对称布置在顶部钢板加强箍201上方，并通过支座固定孔2011与顶部钢板加强箍201固定连接。

参见图6，所述活动反力梁4包括工字梁401，以及焊接在工字梁401两端的反力梁端面板402。所述反力梁端面板402的板面上开设有与反力梁固定孔3021相匹配的孔。所述活动反力梁4通过反力梁固定孔3021固定连接在两个竖向U型槽钢302的腹板之间。所述反力梁端面板402增大了活动反力梁4与活动支座3的接触面积，使螺栓更易拆卸。

值得说明的是，本实施例中，顶部钢板加强箍201上设置有多排支座固定孔2011，并与支座底端固定板301上孔位对应，使活动支座3可在水平面内移动。在有机玻璃模型箱1内任何位置埋设或现浇桩，均可进行模型桩载荷试验。在实际生产中，依据对试验空间的大小或者设置对照组的要求，选择性的使用中隔板11。

实施例2：

本实施例公开一种关于实施例1所述多功能桩基模型试验箱装置的使用方法，参见图14，包括以下步骤：

1)根据试验要求设计模型桩Ⅰ8和模型桩Ⅱ10。并在模型桩Ⅰ8和模型桩Ⅱ10的桩体表面粘贴应变片。其中，参见图9和图11，所述模型桩Ⅰ8为圆柱体，模型桩Ⅱ10为半圆柱体。在本实施例中，模型桩Ⅰ8和模型桩Ⅱ10的桩体直径均为D，高度均为12D。

2)使用毛刷清理有机玻璃模型箱1。将出料门5嵌入出料口101中。将出水阀与出水孔102连接。

3)连接数据采集设备与传感器，并调试以确保传感器工作正常。其中，所述传感器包括应变片和土压力盒。所述数据采集设备与计算机连接。

4)依据试验工况对设置对照组的要求，将中隔板11楔插入两个限位条槽1041中。在有机玻璃模型箱1底部填土至设计深度，在土料顶面布置土压力盒。按设计要求布置模型桩Ⅰ8。在本实施例中，确定桩间距为3.5D，圆柱桩埋桩深度及半圆柱桩贯入土中的深度均为10D，桩下土料的填埋厚度为5D，桩与箱壁距离为3D。

5)在有机玻璃模型箱1内壁均匀涂抹薄层凡士林，使开展模型桩Ⅱ10挤土试验时，模型桩Ⅱ10竖直平面紧贴涂有凡士林的箱壁，且土料不易进入半圆柱桩与箱壁之间的缝隙。

6)按照设计的填土湿度和干密度，将土料填至箱中预定高度，并依据填土湿度及排水设计情况选择性打开排水阀。填土过程注意保护桩侧应变片、土压力盒的连接导线。

7)调整活动支座3位置，将箱两侧活动支座移动到测试圆柱桩的两侧，使桩、两支座在一条垂直于箱壁的直线上，并采用螺栓固定在顶部钢板加强箍201上表面。

8)调整活动反力梁4位置，在测试桩顶设计的预留高度处固定在两活动支座3之间。

9)在模型桩Ⅰ8顶部布置载荷板12。在载荷板12与反力梁4之间布置液压千斤顶13，并调试液压千斤顶13。其中，所述载荷板12整体为一块平直板，载荷板12边角对称位置布置有千分表。

10)进行箱体中间圆柱桩的试验，使用液压千斤顶13于桩顶分级加荷，使模型桩Ⅰ8受荷下沉。采集桩贯入下沉过程中各项数据，直至桩下沉到规范规定试验可结束的位移值。其中，应变片采集桩应变，土压力盒采集土压力变化值，千分表测量模型桩Ⅰ8的下沉位移值。

11)在箱中一处位置的模型桩Ⅰ8加载完成后，拧出活动支座3和活动反力梁4预留孔中的螺栓，将活动支座3和活动反力梁4移到箱中另一处需要加载的桩顶位置。重复步骤7)～10)，直至所有位置的模型桩Ⅰ8加载完毕。

12)进行箱壁模型桩Ⅱ10的沉桩挤土试验。按设计要求布置若干模型桩Ⅱ10。其中，所述模型桩Ⅱ10的矩形外壁紧贴有机玻璃模型箱1内壁。所述模型桩Ⅱ10通过限位块9与有机玻璃模型箱1固定连接。参见图10，所述限位块9整体为长方体。所述限位块9的一侧侧壁上开设有圆弧形凹槽901。所述限位块9的侧壁上还开设有限位孔902。螺栓依次穿过限位孔902和对应模型桩限位孔103后旋入螺母。所述限位块9和有机玻璃模型箱1内壁将模型桩Ⅱ10抱合。使贴壁的模型桩可视化试验更易实现，通过箱壁直观观察桩土相互作用。

13)在模型桩Ⅱ10顶部布置载荷板12。调整活动反力梁4位置，在载荷板12与反力梁4之间布置液压千斤顶13，并调试液压千斤顶13。其中，载荷板12边角对称位置布置有千分表。在模型桩Ⅱ10两侧使用拍照光源。在有机玻璃模型箱1外侧布置高清相机14，调试千斤顶加压和计算机内操作系统参数。

14)液压千斤顶13分级施加荷载，千分表测量桩顶位移，高清相机14连续拍摄记录随荷载施加，桩周土体的牵引位移、孔隙率变化、土粒的位置调整和破碎等细节信息。

15)考虑模型桩Ⅱ10贯入土中的影响半径为3D，模型桩Ⅱ10与两侧壁面间的合理距离为3D。箱体壁面一处的模型桩Ⅱ10挤土试验完毕后，在该箱体壁面设计的另一处位置进行模型桩Ⅱ10的贯入试验，直至该箱体壁面可以贯入的位置用完或试验量已满足设计要求。

16)重复步骤12)～15)，移动活动支座3和活动反力梁4至另一侧箱体壁面，对模型桩Ⅱ10加载，直至箱体四壁可进行模型桩Ⅱ10贯入试验的位置用完，或试验量已满足试验设计要求。

17)结合现代DIC技术处理技术，使用工作台上计算机内安装的图像操作系统，对桩的位移以及土的位移、形变、破碎和孔隙率变化等细节信息进行解译，可视化分析桩土相互作用。

18)一个批次内的模型桩Ⅰ8和模型桩Ⅱ10试验结束后，将活动接料槽15至于出料口101下方，拔出插销6，打开出料门5，取出土料。其中，参见图14，所述活动接料槽15的两槽壁位置高于出料口101，可防止出料时土料从侧壁溢出。位于出料口下方的槽壁面略低于出料口101。

19)重复步骤1)～18)，开展另一批次的模型桩桩土相互作用试验，直至完成设计的所有试验。

Claims (8)

1.一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：包括有机玻璃箱体(1)、箱体支撑钢架(2)、两个活动支座(3)和活动反力梁(4)；

所述有机玻璃箱体(1)整体为一个矩形箱体；这个矩形箱体的四侧壁面依次为第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板；所述四侧壁面的板面上均设置有若干个模型桩限位孔(103)；所述模型桩限位孔(103)布置在壁面的上端；所述第一侧板和第三侧板的内壁上竖向设置有中隔板限位条104。所述中隔板限位条(104)上设置有与中隔板(11)相楔插的限位条槽(1041)；所述第一侧板和第三侧板的板面上设置有出料口(101)和若干出水孔(102)；所述出料口(101)布置在板面下端；工作时，所述出料口(101)中嵌合有出料门(5)；所述出水孔(102)布置在板面底部；所述出水孔(102)的孔壁上设置有内螺纹；所述第一侧板和第三侧板相应的两个出水孔(102)之间布置有双层过滤管(7)；

所述箱体支撑钢架(2)包括若干纵横钢材；这些钢材通过焊接或栓接方式接合为矩形箱体；所述箱体支撑钢架(2)的上端面设置有顶部钢板加强箍(201)；所述顶部钢板加强箍(201)上设置有若干支座固定孔(2011)；工作时，所述有机玻璃箱体(1)嵌座在箱体支撑钢架(2)内腔中；所述箱体支撑钢架(2)侧壁上开设有与出水孔(102)相对应的出水预留孔(202)；出水阀门穿过出水预留孔(202)后旋入出水孔(102)中；

所述两个活动支座(3)对称布置在顶部钢板加强箍(201)上方，并通过支座固定孔(2011)与顶部钢板加强箍(201)固定连接；所述活动反力梁(4)布置在两个活动支座(3)之间，并与活动支座(3)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述第二侧板或第四侧板的板面上设置有刻度线(105)。

3.根据权利要求3所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述出料门(5)包括内板(501)和外板(502)；所述内板(501)与出料口(101)相匹配；工作时，所述内板(501)嵌入出料口(101)中；所述外板(502)位于箱壁外，将出料口(101)完全覆盖。

4.根据权利要求1所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述双层过滤管(7)表面设置有过滤孔(703)；所述双层过滤管(7)包括内层钢过滤管(701)和外层有机玻璃过滤管(702)；所述内层钢过滤管(701)嵌套外层有机玻璃过滤管(702)内；所述外层有机玻璃过滤管(702)的两端与箱壁紧密粘贴；所述内层钢过滤管(701)外壁上具有镀锌层(7011)。

5.根据权利要求1所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述箱体支撑钢架(2)的外壁上设置有若干竖向支撑条(203)；所述箱体支撑钢架(2)的外壁中部设置有环状的中部加强箍(204)。

6.根据权利要求1所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述活动支座(3)包括支座底端固定板(301)和竖向U型槽钢(302)；所述支座底端固定板(301)整体为平直钢板；所述支座底端固定板(301)的板面上开设有与支座固定孔(2011)相匹配的孔；所述竖向U型槽钢(302)的腹板上设置有若干反力梁固定孔(3021)；工作时，两个活动支座(3)的竖向U型槽钢(302)槽口相背；所述活动反力梁(4)通过反力梁固定孔(3021)固定连接在两个竖向U型槽钢(302)的腹板之间。

7.根据权利要求1所述的一种多功能桩基模型试验箱装置，其特征在于：所述活动反力梁(4)包括工字梁(401)，以及焊接在工字梁(401)两端的反力梁端面板(402)；所述反力梁端面板(402)的板面上开设有与反力梁固定孔(3021)相匹配的孔。

8.一种关于权利要求1所述多功能桩基模型试验箱装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据试验要求设计模型桩Ⅰ(8)和模型桩Ⅱ(10)；并在模型桩Ⅰ(8)和模型桩Ⅱ(10)的桩体表面粘贴应变片；其中，所述模型桩Ⅰ(8)为圆柱体，模型桩Ⅱ(10)为半圆柱体；所述模型桩Ⅰ(8)和模型桩Ⅱ(10)的桩体直径相等；

2)清理有机玻璃模型箱(1)；将出料门(5)嵌入出料口(101)中；将出水阀与出水孔(102)连接；

3)连接数据采集设备与传感器，并调试；其中，所述传感器包括应变片和土压力盒；所述数据采集设备与计算机连接；

4)将中隔板(11)楔插入两个限位条槽(1041)中；在有机玻璃模型箱(1)底部填土至设计深度，在土料顶面布置土压力盒；按设计要求布置模型桩Ⅰ(8)；

5)在有机玻璃模型箱(1)内壁均匀涂抹凡士林；

6)按照设计的填土湿度和干密度，将土料填至箱中预定高度，并依据填土湿度及排水设计情况选择性打开排水阀；

7)调整活动支座(3)位置，并固定在顶部钢板加强箍(201)上表面；

8)调整活动反力梁(4)位置，并固定于两活动支座(3)之间；

9)在模型桩Ⅰ(8)顶部布置载荷板(12)；在载荷板(12)与反力梁(4)之间布置液压千斤顶(13)，并调试液压千斤顶(13)；其中，所述载荷板(12)整体为一块平直板，载荷板(12)边角对称位置布置有千分表；

10)使用液压千斤顶(13)分级加荷，使模型桩Ⅰ(8)受荷下沉；采集桩贯入下沉过程中各项数据，直至桩下沉到规范规定试验可结束的位移值；其中，应变片采集桩应变，土压力盒采集土压力变化值，千分表测量模型桩Ⅰ(8)的下沉位移值；

11)改变活动支座(3)和活动反力梁(4)的位置，重复步骤7)～10)，直至所有位置的模型桩Ⅰ(8)加载完毕；

12)按设计要求布置若干模型桩Ⅱ(10)；其中，所述模型桩Ⅱ(10)的矩形外壁紧贴有机玻璃模型箱(1)内壁；所述模型桩Ⅱ(10)通过限位块(9)与有机玻璃模型箱(1)固定连接；所述限位块(9)整体为长方体；所述限位块(9)的一侧侧壁上开设有圆弧形凹槽(901)；所述限位块(9)的侧壁上还开设有限位孔(902)；螺栓依次穿过限位孔(902)和对应模型桩限位孔(103)后旋入螺母；所述限位块(9)和有机玻璃模型箱(1)内壁将模型桩Ⅱ(10)抱合；

13)在模型桩Ⅱ(10)顶部布置载荷板(12)；调整活动反力梁(4)位置，在载荷板(12)与反力梁(4)之间布置液压千斤顶(13)，并调试液压千斤顶(13)；其中，载荷板(12)边角对称位置布置有千分表；在有机玻璃模型箱(1)外侧布置高清相机(14)；

14)液压千斤顶(13)分级施加荷载，千分表测量桩顶位移，高清相机(14)连续拍摄记录随荷载施加，桩周土体的牵引位移、孔隙率变化、土粒的位置调整和破碎等细节信息；

15)改变位置重复步骤13)～14)直至满足试验设计要求；

16)结合现代DIC技术处理技术，使用计算机对桩的位移以及土的位移、形变、破碎和孔隙率变化等细节信息进行解译，可视化分析桩土相互作用；

17)一个批次内的模型桩Ⅰ(8)和模型桩Ⅱ(10)试验结束后，打开出料门(5)，取出土料；

18)重复步骤1)～17)，开展另一批次的模型桩桩土相互作用试验，直至完成设计的所有试验。