CN110847251B - 一种适用于跨孔ct进行桩基探测的模型试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置及方法。其中，适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置包括模型框架，所述模型框架的侧面设置有侧面挡板，模型框架的底部设置有分层挡板，侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间；所述分层挡板可沿模型框架垂直运动，用于形成不同介质层；所述模型框架上还设置有注水装置，所述注水装置用于对相应介质层注水；所述模型框架顶部还设置有桩基模型固定装置，其可沿模型框架顶部水平移动，所述桩基模型固定装置与桩基模型相连，所述桩基模型用于深入已形成的介质层中，且在形成的介质层中设有发射电极和接收电极，发射电极和接收电极均与跨孔电阻率CT仪器设备相连，用以模拟跨孔电阻率CT进行桩基探测。

Description

一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置及方法
技术领域
本公开属于桩基探测的模型试验装置领域，尤其涉及一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
跨孔CT(computed tomography)也称井间层析成像，井间成像方法借鉴了医学上的CT(computed tomography)医疗诊断方法的工作原理，美国的Thomas J.Yorkey以及日本的Hiromasa Shima等早期在该方面做了大量研究，并将之引入到电法勘探应用中跨孔CT方法应用于桩基探测的原理主要是利用地质体与周围介质的电阻率差异或不同层状界面间电阻率差异，通过电阻率层析成像，实现对隐伏于地面以下桩基以及层状分界面的识别和定位。虽然在跨孔CT正演时桩基尺寸较小，但只要其与周围介质或分界面上存在足够大的电阻率差异，使得仪器可以观测到这种差异产生的地电场变化，那么就可以利用跨孔CT方法进行相应的探测，结合相应的地质资料，便可以对这种电阻率成像进行识别和解释。跨孔CT方法，美国和日本早在20世纪80年代就开始相关方面的理论研究，国内方面的研究也紧随其后，从20世纪90年代中后期到现在，不管是基础理论还是方法应用，都取得了较大的研究进展，然而却极少有人研究其在桩基探测的应用。
发明人发现，现有的桩基探测的模型试验装置不适用于跨孔CT，进而无法得到准确的桩基探测模拟结果。
发明内容
为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其适用于各种跨孔CT进行桩基探测的情况，能够准确的模拟桩基探测结果。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，包括：
模型框架，所述模型框架的侧面设置有侧面挡板，模型框架的底部设置有分层挡板，侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间；所述分层挡板可沿模型框架垂直运动，用于形成不同介质层；所述模型框架上还设置有注水装置，所述注水装置用于对相应介质层注水；所述模型框架顶部还设置有桩基模型固定装置，其可沿模型框架顶部水平移动，所述桩基模型固定装置与桩基模型相连，所述桩基模型用于深入已形成的介质层中，且在形成的介质层中设有发射电极和接收电极，发射电极和接收电极均与跨孔电阻率CT仪器设备相连，用以模拟跨孔电阻率CT进行桩基探测。
作为一种实施方式，所述模型框架由四根垂直设置的连接杆构成。
作为一种实施方式，所述连接杆为可伸缩结构。
作为一种实施方式，分层挡板与连接杆之间通过可伸缩式连接扣固定。
作为一种实施方式，所述注水装置包括注水管，所述注水管上设置有注水孔。
作为一种实施方式，注水孔的孔径大小可调。
作为一种实施方式，所述注水管上设置有进水阀门，进水阀门用于控制进水量。
作为一种实施方式，所述连接杆的顶端平行设置有两个横杆，所述横杆上开设有桩基模型滑动槽，桩基模型固定装置可沿桩基模型滑动槽滑动。
作为一种实施方式，所述桩基模型固定装置上开设有桩基模型固定卡槽，桩基模型固定卡槽用来固定实验需要的桩基模型。
作为一种实施方式，连接杆上铰接连接有外部挡板保护装置，且外部挡板保护装置与连接杆可拆卸连接。
本公开的第二个方面提供一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置的试验方法。
一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置的试验方法，包括：
步骤1：试验取样，同时实验室加工与实测参数相同的桩基；
步骤2：根据比例固定发射接收电极，移动滑动槽让桩基到预设位置；
步骤3：根据需要向侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间内填充介质，当上一层介质填充完毕时，根据实际需要判断是否需要注水，拔出分层挡板让土层契合；
步骤4：根据实际含水率情况需要，向不同介质内根据比例进行注水；
步骤5：进行实际探测，获得实验数据，一次试验完毕后，改变桩基位置或根据实际需要增设桩基固定孔位来模拟其他情况至试验结束。
本公开的有益效果是：
本装置适用于各种跨孔CT进行桩基探测的情况，也可以用来模拟地层分界，介质可根据实际需要进行调整填充，介质在分层挡板后可以很好的耦合，模拟实际地层接触情况，试验装置的尺寸可根据实际需要进行更改，其他尺寸进行原比例调整。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置结构示意图；
图2是本公开实施例的桩基及电极布设的示意图；
图3是本公开实施例的连接外部挡板保护装置后的结构示意图；
图4是本公开实施例的填满不同介质进行跨孔CT试验的示意图。
其中，1-外部挡板保护装置，2-连接板，3-铰接固定装置，4-铰接螺丝，5-桩基模型固定装置，6-桩基模型固定卡槽，7-铰接固定孔，8-注水孔，9-注水孔调节按钮，10-进水阀门，11-注水管，12-桩基模型滑动槽，13-连接杆，14-分层挡板，15-连接扣，16-发射电极，17-桩基模型，18-接收电极，19-黏土层，20-松软土层，21-沙砾层，22-持力岩层。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例的一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，包括：
模型框架，所述模型框架的侧面设置有侧面挡板，模型框架的底部设置有分层挡板14，侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间；所述分层挡板14可沿模型框架垂直运动，用于形成不同介质层；所述模型框架上还设置有注水装置，所述注水装置用于对相应介质层注水；所述模型框架顶部还设置有桩基模型固定装置5，其可沿模型框架顶部水平移动，所述桩基模型固定装置5与桩基模型17相连，所述桩基模型17用于深入已形成的介质层中，且在形成的介质层中设有发射电极16和接收电极18，发射电极16和接收电极18均与跨孔电阻率CT仪器设备相连。
本实施例的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置的模型框架由四根垂直设置的连接杆13构成。
作为一种实施方式，所述连接杆为可伸缩结构。
作为一种实施方式，连接杆13上铰接连接有外部挡板保护装置1，且外部挡板保护装置1与连接杆13可拆卸连接。
其中，外部挡板保护装置采用预设强度的绝缘材料板，防止其对于电法试验的干扰；外部挡板保护装置13包括连接板2和铰接固定装置3，所述连接板2粘连在外部挡板保护装置内侧，连接板2用于防止电法试验时，实际地层对试验造成影响；铰接螺丝4通过铰接固定孔7固定在铰接固定装置3上，铰接固定孔7设置在桩基模型固定装置5上，图3为连接外部挡板保护装置后的结构示意图。
在具体实施中，如图2所示，连接杆的顶端平行设置有两个横杆，所述横杆上开设有桩基模型滑动槽12，桩基模型固定装置5可沿桩基模型滑动槽12滑动。桩基模型固定装置5滑动到实际测量位置，从上端放入发射电极16和接收电极18。
所述桩基模型固定装置5上开设有桩基模型固定卡槽6，桩基模型固定卡槽6用来固定实验需要的桩基模型17。
其中，卡槽可根据实际需要进行增设。
作为一种实施方式，分层挡板14与连接杆13之间通过连接扣15固定。连接扣为可伸缩式连接扣。
其中，分层挡板可根据实际需要进行增设。
作为一种实施方式，所述注水装置包括注水管11，所述注水管11上设置有注水孔8。
注水管11上设置有进水阀门10，进水阀门10用于控制进水量；
其中，注水孔的孔径大小可调，注水孔8通过注水孔调节按钮9来调节注水孔的孔径大小。
如图4所示，填充不同的土层，例如：从上到下依次为黏土层19、松软土层20、沙砾层21、持力岩层22，根据实际需要用注水装置进行注水，当土层装满时，抽出分层挡板14，让土层契合。
本实施例的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置的试验方法，包括：
步骤1：试验取样，同时实验室加工与实测参数相同的桩基；
步骤2：根据比例固定发射接收电极，移动滑动槽让桩基到预设位置；
步骤3：根据需要向侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间内填充介质，当上一层介质填充完毕时，根据实际需要判断是否需要注水，拔出分层挡板让土层契合；
步骤4：根据实际含水率情况需要，向不同介质内根据比例进行注水；
步骤5：进行实际探测，获得实验数据，一次试验完毕后，改变桩基位置或根据实际需要增设桩基固定孔位来模拟其他情况至试验结束。
本实施例的模型试验装置适用于各种跨孔CT进行桩基探测的情况，也可以用来模拟地层分界，介质可根据实际需要进行调整填充，介质在分层挡板后可以很好的耦合，模拟实际地层接触情况，试验装置的尺寸可根据实际需要进行更改，其他尺寸进行原比例调整。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，包括：模型框架，所述模型框架的侧面设置有侧面挡板，模型框架的底部设置有分层挡板，侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间；所述分层挡板可沿模型框架垂直运动，用于形成不同介质层；所述模型框架上还设置有注水装置，所述注水装置用于对相应介质层注水；所述模型框架顶部还设置有桩基模型固定装置，其可沿模型框架顶部水平移动，所述桩基模型固定装置与桩基模型相连，所述桩基模型用于深入已形成的介质层中，且在形成的介质层中设有发射电极和接收电极，发射电极和接收电极均与跨孔电阻率CT仪器设备相连；所述模型框架由四根垂直设置的连接杆构成；连接杆的顶端平行设置有两个横杆，所述横杆上开设有桩基模型滑动槽，桩基模型固定装置可沿桩基模型滑动槽滑动。
2.如权利要求1所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，所述连接杆为可伸缩结构。
3.如权利要求1所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，分层挡板与连接杆之间通过可伸缩式连接扣固定。
4.如权利要求1所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，所述注水装置包括注水管，所述注水管上设置有注水孔。
5.如权利要求4所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，注水孔的孔径大小可调；
或所述注水管上设置有进水阀门，进水阀门用于控制进水量。
6.如权利要求1所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，所述桩基模型固定装置上开设有桩基模型固定卡槽，桩基模型固定卡槽用来固定实验需要的桩基模型。
7.如权利要求1所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置，其特征在于，连接杆上铰接连接有外部挡板保护装置，且外部挡板保护装置与连接杆可拆卸连接。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的适用于跨孔CT进行桩基探测的模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括：
步骤1：试验取样，同时实验室加工与实测参数相同的桩基；
步骤2：根据比例固定发射接收电极，移动滑动槽让桩基到预设位置；
步骤3：根据需要向侧面挡板与分层挡板构成一个仅顶部开口的空间内填充介质，当上一层介质填充完毕时，根据实际需要判断是否需要注水，拔出分层挡板让土层契合；
步骤4：根据实际含水率情况需要，向不同介质内根据比例进行注水；
步骤5：进行实际探测，获得实验数据，一次试验完毕后，改变桩基位置或根据实际需要增设桩基固定孔位来模拟其他情况至试验结束。
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