CN110514814A - 一种桩土隧间相互作用效应的实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桩土隧间相互作用效应的实验装置及实验方法，包括实验箱体，实验箱体的内部通过隔板总成分隔成渗流区域及试验区域，渗流区域与主水箱通过管道连通，试验区域内填充有透明土，试验区域内还设有模型隧道以及模型桩，模型桩的正上方设有对其提供外部荷载力的反力千斤顶，模型隧道整体呈管状，模型隧道的内壁上分别贴附有应变片及LVDT位移传感器，应变片与设置在支撑框架旁侧的电子应变仪电连接，实验箱体的旁侧还设有与控制器相连的CCD相机。由上述技术方案可知，本发明可模拟现实生活中桩基在受荷作用下发生土体扰动，对邻近隧道产生不利影响的情况，以此分析出在不同荷载下土体及隧道的变形情况，为实际施工提供合理建议。

Description

一种桩土隧间相互作用效应的实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及地下模型试验领域，具体涉及一种桩土隧间相互作用效应的实验装置及实验方法。

背景技术

桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着城市地铁交通的不断建设发展，地铁运营区域内的建设开发不断涌现桩基础邻近运营隧道施工的情况。这为运营中的地铁安全带来了极大隐患，现阶段对此类近接施工问题的研究大部分集中于数值模拟的方法，少量的现场试验也由于实际条件而限制开展。鉴于原位试验有其难以克服的局限性，而模型试验可以根据其需要设定和控制较精确的边界条件、桩土隧材料特性、荷载的种类施加顺序和组合，在研究桩土隧相互作用效应时具有针对性和目的性，获取的数据远比原位试验要广泛，还可以用以验证数值模拟。然而有些学者在研究桩土相互作用时缺乏对地层变化的监测，加载装置固定僵化不便于操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩土隧间相互作用效应的实验装置，该装置采用透明土来研究地层，同时可模拟不同桩土的相对位置而不必重新架设加载装置，可以更好的为模型试验服务。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括支撑框架，所述支撑框架的层板上放置有实验箱体，该实验箱体为上端敞口的超白钢化玻璃箱，所述实验箱体的内部通过隔板总成分隔成渗流区域及试验区域，所述的渗流区域与主水箱通过管道连通，所述的试验区域内填充有透明土，所述的试验区域内还设有预埋在透明土中的模型隧道以及垂直插入透明土中的模型桩，所述模型桩的桩顶高于实验箱体，且模型桩的正上方设有对其提供外部荷载力的反力千斤顶，所述反力千斤顶的横纵位置可调，所述的模型隧道整体呈管状，所述模型隧道的内壁上分别贴附有应变片及LVDT位移传感器，所述的应变片与设置在支撑框架旁侧的电子应变仪电连接，所述实验箱体的旁侧还设有与控制器相连的CCD相机，所述的应变片用于检测模型隧道的应力，所述的LVDT位移传感器用于监测模型隧道的位移，所述的CCD相机用于监测实验箱体内透明土的土体变形。

所述的模型隧道由多个等径等厚等长的PVC管通过连接杆依次串联而成，多个所述的PVC管在其拱顶、拱底及两侧拱腰位置分别开设有供连接杆穿过的通孔，所述的应变片及LVDT位移传感器分别沿模型隧道的长度方向均匀布置多组，其中：每组应变片设置四片，四片应变片分别固定在PVC管内壁的拱顶、拱底及两侧拱腰位置处；每组LVDT位移传感器设置四个，四个LVDT位移传感器分别沿PVC管内壁的周向间隔90度布置。

所述的CCD相机分别设置在实验箱体的前侧、右侧及上侧，所述CCD相机的旁侧还设有用于补光的LED灯，所述实验箱体的前侧还设有氦氖激光发射器，所述的氦氖激光发射器与实验箱体之间设有工程漫射体。

所述的隔板总成包括阻水板及透水板，所述的阻水板为光面的板体，所述的透水板为均布有多个透水孔的板体，所述的阻水板及透水板分别与设置在实验箱体左右侧壁上的卡槽形成插接配合，所述实验箱体的左右侧壁上还分别开设有用于安装模型隧道的安装孔，所述实验箱体的底部设有排水口，所述的排水口位于实验箱体的试验区域内。

所述主水箱的内部设有隔水板，所述隔水板的高度低于主水箱的高度，且该隔水板将主水箱分隔成相互独立的加水区域及维稳区域，所述的加水区域设有与供水箱连通的进水管以及与实验箱体的渗流区域连通的第一出水管，所述的维稳区域设有与供水箱连通的第二出水管，所述主水箱的高度可调，所述的供水箱内设有水泵，所述的进水管、第一出水管及第二出水管上分别设有阀门。

所述的反力千斤顶通过定点调节装置与支撑框架连接，所述的定点调节装置包括呈十字型布置的第一梁与第二梁，所述的第一梁与第二梁之间的相对位置可调，所述第一梁及第二梁的端部分别与固定在支撑框架上的滑轨形成滑动配合，所述的滑轨整体呈方形布置，包括分别与第一梁的两端形成滑动配合的第一滑轨以及分别与第二梁的两端形成滑动配合的第二滑轨，所述第一滑轨及第二滑轨的内侧面分别设有与第一梁及第二梁端部形状相吻合的第一滑槽及第二滑槽，所述第一滑轨及第二滑轨的端部分别焊接在支撑框架的四根立柱上。

所述的第一梁整体呈H型，包括扁平状的第一板体，所述第一板体的两端分别设有垂直于第一板体的第一滑动板，所述的第一板体上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶的第一螺栓孔；所述的第二梁整体呈H型，包括扁平状的第二板体，所述的第二板体呈上下方向平行设置两块，所述第二板体的两端分别设有垂直于第二板体的第二滑动板，所述的第二板体上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶的第二螺栓孔，所述的第一板体位于两块所述的第二板体之间形成的间隙中。

所述模型隧道的外壁包裹有防水用橡胶薄膜，所述的模型桩为亚克力棒，其顶端设有用于保护桩头的桩帽，所述桩帽的上方设有压力计，所述模型桩的外表面粘附有纤维土颗粒。

本发明的另一目的在于提供一种桩土隧间相互作用效应的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：向实验箱体的试验区域填充透明土，并在透明土内预埋模型隧道及模型桩；

步骤2：向实验箱体的渗流区域注水，然后取下实验箱体内的阻水板，使水流通过透水板缓慢渗入试验区域，达到预设模拟地下水的高度时，插入阻水板停止渗水，并静置30～60分钟；

步骤3：开启CCD相机、LED灯以及氦氖激光发射器，先调节氦氖激光发射器和工程漫射体之间的距离，使氦氖激光发射器的光源完全覆盖实验箱体内透明土的范围，再调节LED灯的光源强度，保证拍照质量；

步骤4：根据模型桩在透明土中的位置，通过调节第一梁及第二梁的相对位置来调整反力千斤顶的位置，使反力千斤顶位于模型桩顶部的正上方，并对模型桩进行加载，记录压力计的数据；

步骤5：在加载过程中控制CCD相机采集图像，CCD相机从实验箱体的前侧、右侧和上方对透明土进行拍照，每隔０.1s拍摄一次，并将拍照结果传至控制器转换成土体的位移矢量图；加载稳定后，采集电子应变仪及LVDT位移传感器的数据；

步骤6：重复步骤1～5，进行多次试验，并在步骤1中改变模型隧道及模型桩的相对位置、预埋深度以及模型桩的桩径。

所述的步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：在未预埋模型隧道及模型桩时，向实验箱体的试验区域填充透明土，使透明土的高度达到模型隧道预设位置的底部；

步骤1.2：将安装好应变片及LVDT位移传感器的模型隧道埋入透明土中，再将模型桩垂直插入透明土中；

步骤1.3：继续向试验区域填充透明土，使透明土完全覆盖模型隧道。

由上述技术方案可知，本发明可模拟现实生活中桩基在受荷作用下发生土体扰动，对邻近隧道产生不利影响的情况，以此分析出在不同荷载下土体及隧道的变形情况，为实际施工提供合理建议。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图一；

图2是本发明的立体结构示意图二；

图3是本发明实验箱体的结构示意图；

图4是本发明隔板总成的结构示意图；

图5是本发明模型隧道的结构示意图；

图6是本发明模型隧道的左视图；

图7是本发明应变片与LVDT位移传感器的布置图；

图8是本发明主水箱与供水箱的连接示意图；

图9是本发明主水箱的俯视图；

图10是本发明第一梁与第二梁的连接结构示意图；

图11是本发明第一滑轨的结构示意图；

图12是本发明模型桩的结构示意图。

附图中的标记为：

支撑框架1、层板11、立柱12、第一滑轨13、第二滑轨14、实验箱体2、渗流区域21、试验区域22、阻水板23、透水板24、透水孔241、卡槽25、安装孔26、排水口27、主水箱3、隔水板31、加水区域32、维稳区域33、进水管34、第一出水管35、第二出水管36、模型隧道4、应变片41、LVDT位移传感器42、电子应变仪43、CCD相机44、PVC管45、通孔451、连接杆46、氦氖激光发射器47、工程漫射体48、模型桩5、桩帽51、反力千斤顶6、压力计61、供水箱7、第一梁62、第一板体621、第一滑动板622、第一螺栓孔623、第二梁63、第二板体631、第二滑动板632、第二螺栓孔633。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2所示的一种桩土隧间相互作用效应的实验装置，包括支撑框架1，支撑框架的层板11上放置有实验箱体2，该实验箱体2为上端敞口的超白钢化玻璃箱，实验箱体2的内部通过隔板总成分隔成渗流区域21及试验区域22，渗流区域21与主水箱3通过管道连通，试验区域22内填充有透明土，试验区域22内还设有预埋在透明土中的模型隧道4以及垂直插入透明土中的模型桩5，模型桩5的桩顶高于实验箱体2，且模型桩5的正上方设有对其提供外部荷载力的反力千斤顶6，反力千斤顶6的横纵位置可调，模型隧道4整体呈管状，模型隧道4的内壁上分别贴附有应变片41及LVDT位移传感器42，应变片41与设置在支撑框架1旁侧的电子应变仪43电连接，实验箱体2的旁侧还设有与控制器相连的CCD相机44，应变片41用于检测模型隧道4的应力，LVDT位移传感器42用于监测模型隧道4的位移，CCD相机44用于监测实验箱体2内透明土的土体变形。

优选的，支撑框架1为金属框架，包括四根立柱12以及连接四根立柱12的层板11，层板11大致位于支撑框架1的中部位置，四根立柱12采用槽钢制成，支撑框架1的尺寸略大于实验箱体2，供水箱7放置在层板11的下方位置，滑轨焊接在四根立柱12靠近顶部的位置。

进一步的，如图5、图6、图7所示，模型隧道4由多个等径等厚等长的PVC管45通过连接杆46依次串联而成，多个PVC管45在其拱顶、拱底及两侧拱腰位置分别开设有供连接杆46穿过的通孔451，也可以理解为将一根整的PVC管切割成长度统一的若干圆环，在每环的拱顶、拱底及两侧拱腰位置开四个通孔451，连接杆46依次贯穿每环上的通孔，将若干圆环连接形成模型隧道4。将模型隧道4设置成多环相连的结构，是为了模拟实际的地下隧道结构，提高试验的精确度。

进一步的，应变片41及LVDT位移传感器42分别沿模型隧道4的长度方向均匀布置多组，其中：每组应变片41设置四片，四片应变片分别固定在PVC管45内壁的拱顶、拱底及两侧拱腰位置处；每组LVDT位移传感器42设置四个，四个LVDT位移传感器分别沿PVC管45内壁的周向间隔90度布置。应变片41及LVDT位移传感器42根据实验精度的要求可以在每个PVC管45上均布置，也可以在不同的PVC管45上间隔布置。

进一步的，模型隧道4的外壁包裹有防水用橡胶薄膜，用于防水；如图12所示，模型桩5为亚克力棒，其顶端设有用于保护桩头的桩帽51，桩帽51的上方设有压力计61，模型桩5的外表面粘附有纤维土颗粒，用于模拟桩土摩擦机制。

进一步的，CCD相机44分别设置在实验箱体2的前侧、右侧及上侧，CCD相机44的旁侧还设有用于补光的LED灯，LED灯可以补充实验环境的光源，保证CCD相机44的拍摄效果，LED灯可根据具体情况设置多个；实验箱体2的前侧还设有氦氖激光发射器47，氦氖激光发射器47与实验箱体2之间设有工程漫射体48，工程漫射体48可以将氦氖激光发射器47发射的点光源转换成面光源投射到实验箱体2上。附图1、2中没有示意出实验箱体2上侧的CCD相机及LED灯。

进一步的，如图3、图4所示，隔板总成包括阻水板23及透水板24，阻水板23为光面的板体，透水板24为均布有多个透水孔241的板体，阻水板23及透水板24分别与设置在实验箱体2左右侧壁上的卡槽25形成插接配合，即实验箱体2的左右侧壁上设有两个紧邻的卡槽25，分别用来与阻水板23及透水板24相配合，需要向试验区域22内渗水时，抽离阻水板23，此时渗水区域21内的水流通过透水板24上的透水孔241渗入试验区域22，达到实验需要水位时，插上阻水板23，停止渗水；实验箱体2的左右侧壁上还分别开设有用于安装模型隧道4的安装孔26，即模型隧道4整体是埋设于透明土中，模型隧道4的两端搭设在安装孔26的边缘，应变片41与电子应变仪43相连的导线也从安装孔26中穿出，实验箱体2的底部设有排水口27，排水口27处可设置过滤网，排水口27位于实验箱体的试验区域22内，排水口27直接与排水管相连将水排出至外部。

进一步的，如图8、图9所示，主水箱3的内部设有隔水板31，隔水板31的高度低于主水箱3的高度，且该隔水板31将主水箱3分隔成相互独立的加水区域32及维稳区域33，加水区域32设有与供水箱7连通的进水管34以及与实验箱体的渗流区域21连通的第一出水管35，维稳区域33设有与供水箱7连通的第二出水管36，用于控制加水区域32的水头高度，主水箱3的高度可调，供水箱7内设有水泵，进水管34、第一出水管35及第二出水管36上分别设有阀门。

进一步的，如图10、图11所示，反力千斤顶6通过定点调节装置与支撑框架1连接，定点调节装置包括呈十字型布置的第一梁62与第二梁63，第一梁62与第二梁63之间的相对位置可调，第一梁62及第二梁63的端部分别与固定在支撑框架1上的滑轨形成滑动配合，滑轨整体呈方形布置，包括分别与第一梁62的两端形成滑动配合的第一滑轨13以及分别与第二梁63的两端形成滑动配合的第二滑轨14，第一滑轨13及第二滑轨14的内侧面分别设有与第一梁62及第二梁63端部形状相吻合的第一滑槽及第二滑槽，第一滑轨13及第二滑轨14的端部分别焊接在支撑框架1的四根立柱12上。

进一步的，第一梁62整体呈H型，包括扁平状的第一板体621，第一板体621的两端分别设有垂直于第一板体621的第一滑动板622，第一板体621上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶6的第一螺栓孔623；第二梁63整体呈H型，包括扁平状的第二板体631，第二板体631呈上下方向平行设置两块，第二板体631的两端分别设有垂直于第二板体631的第二滑动板632，第二板体631上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶6的第二螺栓孔633，第一板体621位于两块第二板体631之间形成的间隙中。调节时，先调整第一梁62在第一滑轨13中的位置，再调整第二梁63在第二滑轨14中的位置，位置调整结束时，将反力千斤顶6固定在第一梁62与第二梁63相交处的螺栓孔处。

下面结合实施例对本发明的工作原理进行具体说明：

本实施例中，实验箱体的尺寸为：长150cm、宽100cm、高120cm；构成模型隧道的多个PVC管的尺寸为：外径25cm、壁厚2cm、长度10cm；相邻两组应变片之间的间隔距离为3个PVC管，相邻两组LVDT位移传感器42之间的间隔距离为5个PVC管；模型桩的桩长60cm、桩径3cm、入土深度47.5cm；氦氖激光发射器47的波长为532nm，功率为2W，工程漫射体采用的型号为ED1-L4100。

在现实情况下，桩基在受荷作用下可使周围土体扰动，继而对邻近隧道产生不利影响。本发明的模型隧道、模型桩、透明土分别对应现实情况中的隧道、桩基、土体，向试验区域的渗水对应现实情况中地层中的水通过渗水方式向土体内注入地下水的情况。通过对本发明的实验装置进行相似实验，可以分析不同荷载下土体及隧道的变形，得到隧道在此不利影响下什么部位处于最危险位置，继而为实际施工提供合理建议。本发明在试验时，通过电子应变仪读取应变片的应变值，再通过现有的应力应变公式E=σ/ε计算出模型隧道的应力；通过LVDT位移传感器可以监测模型隧道的位移并可直接得到数值；通过CCD相机可以监测实验箱体内透明土的土体变形，并通过控制器可将CCD相机的图片转换成透明土土体位移的矢量图。根据这些数值即可分析在不同荷载下土体及隧道的变形情况。

试验时，可以通过改变模型桩及模型隧道的相对位置，通过改变模型桩的埋深及桩径等参数，通过改变反力千斤顶的加载力来进行多组试验。

本发明的另一目的在于提供一种桩土隧间相互作用效应的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：向实验箱体的试验区域填充透明土，并在透明土内预埋模型隧道及模型桩；

步骤2：向实验箱体的渗流区域注水，然后取下实验箱体内的阻水板，使水流通过透水板缓慢渗入试验区域，达到预设模拟地下水的高度时，插入阻水板停止渗水，并静置30～60分钟；

步骤3：开启CCD相机、LED灯以及氦氖激光发射器，先调节氦氖激光发射器和工程漫射体之间的距离，使氦氖激光发射器的光源完全覆盖实验箱体内透明土的范围，再调节LED灯的光源强度，保证拍照质量；

步骤4：根据模型桩在透明土中的位置，通过调节第一梁及第二梁的相对位置来调整反力千斤顶的位置，使反力千斤顶位于模型桩顶部的正上方，并对模型桩进行加载，记录压力计的数据；

步骤5：在加载过程中控制CCD相机采集图像，CCD相机从实验箱体的前侧、右侧和上方对透明土进行拍照，每隔０.1s拍摄一次，并将拍照结果传至控制器转换成土体的位移矢量图；加载稳定后，采集电子应变仪及LVDT位移传感器的数据；

步骤6：重复步骤1～5，进行多次试验，并在步骤1中改变模型隧道及模型桩的相对位置、预埋深度以及模型桩的桩径。

所述的步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：在未预埋模型隧道及模型桩时，向实验箱体的试验区域填充透明土，使透明土的高度达到模型隧道预设位置的底部；

步骤1.2：将安装好应变片及LVDT位移传感器的模型隧道埋入透明土中，再将模型桩垂直插入透明土中；

步骤1.3：继续向试验区域填充透明土，使透明土完全覆盖模型隧道。

具体步骤为：试验前，先安装好所有设备，并调试电子设备；在PVC管上粘贴应变片，并安装LVDT位移传感器；试验时，先将制备好的透明土第一次填入实验箱体内，透明土高度达到预设模型隧道底部时，将安装好应变片及LVDT位移传感器的模型隧道以及模型桩，埋入透明土内；再继续填入透明土使之完全覆盖模型隧道，达到预期高度后停止加入透明土；再通过水泵缓慢从供水箱内抽水到主水箱中，打开第一出水管上的开关向实验箱体的渗水区域注水，并抽离阻水板，水通过透水板上的透水孔缓慢渗入透明土内，达到预期地下水位时，插上阻水板停止渗水，并静置30～60min；静置完成后，开启CCD相机、LED灯以及氦氖激光发射器，先调节氦氖激光发射器和工程漫射体之间的距离，使氦氖激光发射器的光源完全覆盖实验箱体内透明土的范围，再调节LED灯的光源强度，保证拍照质量；根据模型桩在透明土中的位置，滑动第一梁及第二梁使得反力千斤顶在模型桩桩顶正上方，并对桩顶进行加载，记录压力计数据；同时，在加载过程中控制CCD相机采集图像，每隔0.1s拍摄一次，并将拍照结果传至控制器转换成土体的位移矢量图；待加载稳定后，采集应变仪及位移传感器数据。

试验时，可通过改变模型桩与隧道相对位置、模型桩埋深、桩径等参数进行多组试验。试验完成后对隧道变形数据进行对比分析，以此分析桩基受荷时桩土隧之间相互作用的效应。

本发明的有益效果在于：1）本发明用于模拟实际工程中桩受荷载作用下桩土隧间的相互效应，突破了传统加载装置的局限性，可适应不同桩身位置进行灵活加载，采用该实验装置模拟可进行不同桩隧相对位置的比较，得出桩土隧相互作用的一般性规律；2）本发明可以通过调节渗水量，进行不同地下水位的试验研究，更好的总结桩土隧相互作用过程中与地下水影响的内在规律；3）本发明通过CCD相机可观测土体内部的位移，具有精度高、试样准备时间短、易于操作等特点，可以提高科研效率。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：包括支撑框架（1），所述支撑框架的层板（11）上放置有实验箱体（2），该实验箱体（2）为上端敞口的超白钢化玻璃箱，所述实验箱体（2）的内部通过隔板总成分隔成渗流区域（21）及试验区域（22），所述的渗流区域（21）与主水箱（3）通过管道连通，所述的试验区域（22）内填充有透明土，所述的试验区域（22）内还设有预埋在透明土中的模型隧道（4）以及垂直插入透明土中的模型桩（5），所述模型桩（5）的桩顶高于实验箱体（2），且模型桩（5）的正上方设有对其提供外部荷载力的反力千斤顶（6），所述反力千斤顶（6）的横纵位置可调，所述的模型隧道（4）整体呈管状，所述模型隧道（4）的内壁上分别贴附有应变片（41）及LVDT位移传感器（42），所述的应变片（41）与设置在支撑框架（1）旁侧的电子应变仪（43）电连接，所述实验箱体（2）的旁侧还设有与控制器相连的CCD相机（44），所述的应变片（41）用于检测模型隧道（4）的应力，所述的LVDT位移传感器（42）用于监测模型隧道（4）的位移，所述的CCD相机（44）用于监测实验箱体（2）内透明土的土体变形。

2.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述的模型隧道（4）由多个等径等厚等长的PVC管（45）通过连接杆（46）依次串联而成，多个所述的PVC管（45）在其拱顶、拱底及两侧拱腰位置分别开设有供连接杆（46）穿过的通孔（451），所述的应变片（41）及LVDT位移传感器（42）分别沿模型隧道（4）的长度方向均匀布置多组，其中：每组应变片（41）设置四片，四片应变片分别固定在PVC管（45）内壁的拱顶、拱底及两侧拱腰位置处；每组LVDT位移传感器（42）设置四个，四个LVDT位移传感器分别沿PVC管（45）内壁的周向间隔90度布置。

3.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述的CCD相机（44）分别设置在实验箱体（2）的前侧、右侧及上侧，所述CCD相机（44）的旁侧还设有用于补光的LED灯，所述实验箱体（2）的前侧还设有氦氖激光发射器（47），所述的氦氖激光发射器（47）与实验箱体（2）之间设有工程漫射体（48）。

4.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述的隔板总成包括阻水板（23）及透水板（24），所述的阻水板（23）为光面的板体，所述的透水板（24）为均布有多个透水孔（241）的板体，所述的阻水板（23）及透水板（24）分别与设置在实验箱体（2）左右侧壁上的卡槽（25）形成插接配合，所述实验箱体（2）的左右侧壁上还分别开设有用于安装模型隧道（4）的安装孔（26），所述实验箱体（2）的底部设有排水口（27），所述的排水口（27）位于实验箱体的试验区域（22）内。

5.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述主水箱（3）的内部设有隔水板（31），所述隔水板（31）的高度低于主水箱（3）的高度，且该隔水板（31）将主水箱（3）分隔成相互独立的加水区域（32）及维稳区域（33），所述的加水区域（32）设有与供水箱（7）连通的进水管（34）以及与实验箱体的渗流区域（21）连通的第一出水管（35），所述的维稳区域（33）设有与供水箱（7）连通的第二出水管（36），所述主水箱（3）的高度可调，所述的供水箱（7）内设有水泵，所述的进水管（34）、第一出水管（35）及第二出水管（36）上分别设有阀门。

6.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述的反力千斤顶（6）通过定点调节装置与支撑框架（1）连接，所述的定点调节装置包括呈十字型布置的第一梁（62）与第二梁（63），所述的第一梁（62）与第二梁（63）之间的相对位置可调，所述第一梁（62）及第二梁（63）的端部分别与固定在支撑框架（1）上的滑轨形成滑动配合，所述的滑轨整体呈方形布置，包括分别与第一梁（62）的两端形成滑动配合的第一滑轨（13）以及分别与第二梁（63）的两端形成滑动配合的第二滑轨（14），所述第一滑轨（13）及第二滑轨（14）的内侧面分别设有与第一梁（62）及第二梁（63）端部形状相吻合的第一滑槽及第二滑槽，所述第一滑轨（13）及第二滑轨（14）的端部分别焊接在支撑框架（1）的四根立柱（12）上。

7.根据权利要求6所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述的第一梁（62）整体呈H型，包括扁平状的第一板体（621），所述第一板体（621）的两端分别设有垂直于第一板体（621）的第一滑动板（622），所述的第一板体（621）上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶（6）的第一螺栓孔（623）；所述的第二梁（63）整体呈H型，包括扁平状的第二板体（631），所述的第二板体（631）呈上下方向平行设置两块，所述第二板体（631）的两端分别设有垂直于第二板体（631）的第二滑动板（632），所述的第二板体（631）上均匀布置有多个用于安装反力千斤顶（6）的第二螺栓孔（633），所述的第一板体（621）位于两块所述的第二板体（631）之间形成的间隙中。

8.根据权利要求1所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置，其特征在于：所述模型隧道（4）的外壁包裹有防水用橡胶薄膜，所述的模型桩（5）为亚克力棒，其顶端设有用于保护桩头的桩帽（51），所述桩帽（51）的上方设有压力计（61），所述模型桩（5）的外表面粘附有纤维土颗粒。

9.一种根据权利要求1～8中任意一项权利要求所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：向实验箱体的试验区域填充透明土，并在透明土内预埋模型隧道及模型桩；

步骤2：向实验箱体的渗流区域注水，然后取下实验箱体内的阻水板，使水流通过透水板缓慢渗入试验区域，达到预设模拟地下水的高度时，插入阻水板停止渗水，并静置30～60分钟；

步骤3：开启CCD相机、LED灯以及氦氖激光发射器，先调节氦氖激光发射器和工程漫射体之间的距离，使氦氖激光发射器的光源完全覆盖实验箱体内透明土的范围，再调节LED灯的光源强度，保证拍照质量；

步骤4：根据模型桩在透明土中的位置，通过调节第一梁及第二梁的相对位置来调整反力千斤顶的位置，使反力千斤顶位于模型桩顶部的正上方，并对模型桩进行加载，记录压力计的数据；

步骤5：在加载过程中控制CCD相机采集图像，CCD相机从实验箱体的前侧、右侧和上方对透明土进行拍照，每隔０.1s拍摄一次，并将拍照结果传至控制器转换成土体的位移矢量图；加载稳定后，采集电子应变仪及LVDT位移传感器的数据；

步骤6：重复步骤1～5，进行多次试验，并在步骤1中改变模型隧道及模型桩的相对位置、预埋深度以及模型桩的桩径。

10.根据权利要求9所述的桩土隧间相互作用效应的实验装置的实验方法，其特征在于：所述的步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：在未预埋模型隧道及模型桩时，向实验箱体的试验区域填充透明土，使透明土的高度达到模型隧道预设位置的底部；

步骤1.2：将安装好应变片及LVDT位移传感器的模型隧道埋入透明土中，再将模型桩垂直插入透明土中；

步骤1.3：继续向试验区域填充透明土，使透明土完全覆盖模型隧道。