CN111537694A - 黏土地基模型试验系统和监测黏土地基模型沉降的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程模型试验领域，提供了一种黏土地基模型试验系统，其包括：模型箱、光纤线、光纤线穿设装置、终端系统和两个封板；模型箱设置为长方体状结构，模型箱包括底板、一对相对的主箱板和一对相对的侧箱板，主箱板设为中空结构，模型箱用于容置被监测黏土；两个封板分别对应的设置在两个主箱板的中空结构处；光纤线穿设装置包括钻杆，钻杆用于贯穿两个封板和被监测黏土，以使光纤线可穿设在封板和被监测黏土中；终端系统用于向光纤线发射脉冲信号以及接收由光纤线反射回来的脉冲信号。本发明的目的在于降低黏土地基模型试验的成本，并且确保沉降监测的精度。本发明还提供了一种监测黏土地基模型沉降的方法。

Description

黏土地基模型试验系统和监测黏土地基模型沉降的方法

技术领域

本发明涉及岩土工程模型试验领域，具体涉及一种黏土地基模型试验系统和监测黏土地基模型沉降的方法。

背景技术

随着模型试验的不断发展，试验的技术方法不断创新和丰富，模型试验作为一种科学验证手段，得到更多的科研学者的认可和青睐。

然而有关黏土地基的模型试验一直以来是模型试验中的难点。主要是因为黏土相对于砂土等非粘性土而言，存在饱和困难、固结时间长、试验土料配置周期长且繁琐等特点。其次，在岩土工程模型试验中，针对黏土地基的土层变形监测和展现一直没有得到相对严谨、便捷的解决方案。

尽管目前存在一些对黏土地基模型进行沉降监测的实验技术，例如通过透明土(透明土为一次性的实验材料)模型试验技术或CT扫描技术等对土体沉降进行全面细致的监测，但这些技术对试验设备和经费成本有着相当高的要求，极大的限制了模型试验的进行和推广。

因此，降低黏土地基模型试验的成本，并且确保沉降监测的精度是非常有必要的。

发明内容

本发明提供了一种黏土地基模型试验系统和监测黏土地基模型沉降的方法，本发明的目的在于降低黏土地基模型试验的成本，并且确保沉降监测的精度。

上述黏土地基模型试验系统，其包括：模型箱、光纤线、光纤线穿设装置、终端系统和两个封板；模型箱设置为长方体状结构，模型箱包括底板、一对相对的主箱板和一对相对的侧箱板，主箱板设为中空结构，模型箱用于容置被监测黏土；两个封板分别对应的设置在两个主箱板的中空结构处；光纤线穿设装置包括钻杆，钻杆用于贯穿两个封板和被监测黏土，以使光纤线可穿设在封板和被监测黏土中；终端系统用于向光纤线发射脉冲信号以及接收由光纤线反射回来的脉冲信号。

根据本发明的一个实施例，封板的外侧设有多条横向和竖向延伸的第一线槽；第一线槽设为沿封板的厚度方向起伏的波纹形，竖向的第一线槽的波谷和横向的第一线槽的波谷交汇以构成第一插槽，光纤线可通过第一插槽贯穿模型箱。

根据本发明的一个实施例，封板的内侧设有多条横向和竖向延伸的第二线槽，横向的第二线槽与横向的第一线槽相对应，竖向的第二线槽与竖向的第一线槽相对应，第二线槽设为沿封板的厚度方向起伏的波纹形，竖向的第二线槽的波谷和横向的第二线槽的波谷交汇以构成第二插槽。

根据本发明的一个实施例，还包括抽真空装置、收集槽和密封装置；密封装置可拆卸的设置在模型箱的顶部，用于密封模型箱的顶部；收集槽套设在模型箱的底部，底板上设有若干个通孔，抽真空装置通过收集槽与模型箱的底部连通。

根据本发明的一个实施例，抽真空装置包括真空泵和集液箱，集液箱与收集槽连通，真空泵与集液箱连接；集液箱上标注有体积刻度线，且集液箱由透光材料制成。

根据本发明的一个实施例，底板上铺设有无纺布。

根据本发明的一个实施例，主箱板的外侧设有箱门；箱门的一端与主箱板铰接，其另一端与主箱板可拆卸连接；箱门可覆盖主箱板的外侧；箱门用于支撑封板。

根据本发明的一个实施例，至少一个侧箱板由透光材料制成。

根据本发明的一个实施例，终端系统包括计算机和OFDR光纤传感器；OFDR光纤传感器用于与光纤线连接，以向光纤线发射脉冲信号和接收从光纤线反射回来的脉冲信号；计算机与OFDR光纤传感器连接，计算机用于对反射到OFDR光纤传感器的脉冲信号进行分析。

上述监测黏土地基模型沉降的方法，包括：将黏土填入填加到模型箱中，并且在填加黏土期间，对黏土进行分层击实；将光纤线多次往复的穿插在黏土中，直至光纤线的分布构成水平分布网，并且封装光纤线的一端；向黏土中加入去离子水；将模型箱密封，并通过在模型箱的底部抽负压的方式将去离子水排出黏土，以使黏土成为饱和土；静置成为饱和土的黏土，以使黏土固结完成并形成黏土地基模型；OFDR 光纤传感器向光纤线发射脉冲信号，并接收光纤线反射的脉冲信号；计算机对反射到OFDR光纤传感器的脉冲信号进行分析。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的黏土地基模型试验系统包括模型箱、光纤线、光纤线穿设装置、终端系统和两个封板，所以整个系统较为简单，并且可以反复使用，降低了试验成本；

(2)光纤线可以从主箱板的中空部分贯穿模型箱中的黏土，终端系统可以向光纤线发射脉冲信号，并且可以对被光纤线反射回来的脉冲信号进行分析，所以因黏土沉降而导致的脉冲信号变化都会被实时监测到，监测精度很高。

附图说明

图1是本发明一实施方式中黏土地基模型试验系统的示意图；

图2是本发明一实施方式中封板的示意图；

图3是本发明又一实施方式中封板的示意图；

图4是本发明一实施方式中模型箱和收集槽的示意图；

图5是本发明一实施方式中光纤线穿设装置的立体图示意图；

图6是本发明一实施方式中光纤线穿设装置的示意图；

图7是本发明图5中画圈部分的局部示意图。

附图标记：

10、模型箱；101、主箱板；102、底板；103、侧箱板；104、箱门；105、突出部；12、封板；121、第一线槽；122、第一插槽；123、第二线槽；124、第二插槽；14、抽真空装置；141、集液箱；142、真空泵；16、光纤线；18、光纤线穿设装置；181、钻杆；1811、杆体； 1812、头部；182、脚架；1821、支腿；183、支撑座；184、传动盘； 185、传动齿轮；186、连接杆；1861、第一通孔；1862、第二通孔； 187、连接柱；188、安装管；20、收集槽；22、OFDR光纤传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种黏土地基模型试验系统，其包括模型箱10、光纤线16、光纤线穿设装置18、终端系统和两个封板12。

如图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，模型箱10设置成长方体状结构，所以模型箱10可以用来容置被检测的黏土。模型箱10 进一步包括底板102、一对相对的侧箱板103和一对相对的主箱板101。具体来说，主箱板101与侧箱板103均与底板102竖向连接，两块主箱板101彼此水平的相对，侧箱板103的两端可以分别与两个主箱板 101连接。并且主箱板101设置为中空结构，从而方便光纤线16贯穿模型箱10。

在一个优选的实施例中，至少一个侧箱板103设有视窗，视窗由透光材料制成，操作人员可以从该视窗中观察模型箱10中的黏土。视窗优选由透明无机玻璃制成，从而方便观察。透光材料是本领域常见的材料，本发明在此不一一列举。

在一个优选的实施例中，主箱板101的外侧设有箱门104。箱门 104的一端与主箱板101铰接，其另一端与主箱板101可拆卸连接(例如通过螺栓连接)。当箱门104的另一端与主箱板101连接时，箱门104 可以覆盖主箱板101的外侧；当箱门104的另一端与主箱板101分离时，箱门104不再覆盖主箱板101的外侧。箱门104可以用来支撑封板12和密封模型箱10。当然，箱门104的朝向主箱板101的一侧还可以设有突出部105，突出部105用于支撑封板12。也就是说，当箱门 104覆盖主箱板101的外侧时，突出部105会嵌入到主箱板101的中空结构中，所以突出部105会支撑封板12。主箱板101的外侧还可以设有密封圈，当箱门104关闭时可以提升密封效果，从而提升对黏土的抽真空效果。当向模型箱10中填入黏土时，需要将黏土进行压实，为避免封板12在黏土压实的过程中被破坏，可以将箱门104覆盖在主箱板101的外侧(即箱门104关闭)，使得突出部105能够支撑封板12，从而避免黏土将封板12撑破。

如图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，两个封板12分别对应的设置在两个主箱板101的中空结构处。封板12可以贴靠在主箱板101的内侧，也可以贴靠在主箱板101的外侧，还可以内嵌在主箱板101中。也就是说，只要封板12可以封堵主箱板101的中空结构，封板12与中空结构的分布方式可以是任意的。由于封板12设置在两个主箱板101的中空结构处，所以封板12的中间部分可以从主箱板101 的中空部分露出，从而方便光纤线穿射装置18贯穿封板12。封板12 优选为粘贴在主箱板101的内侧，所以封板12不易发生移动，有助于提高黏土监测的准确性。

如图2和图3所示，在一个优选的实施例中，封板12的外侧可以设有多条横向和竖向的第一线槽121，第一线槽121从主箱板101的中空部分露出。第一线槽121设为沿封板12的厚度方向起伏的波纹形。竖向的第一线槽121的波谷和横向的第一线槽121的波谷交汇以构成第一插槽122。在整个封板12上，第一插槽122处的厚度是最薄的，所以光纤线穿设装置18可以很容易的从第一插槽122处穿过封板12，而且光纤线穿设装置18对光纤线16的牵引路径不会偏移。光纤线16 可以布置在第一线槽121中，所以波纹形的第一线槽121既可以对光纤线16起到限位作用，还避免了光纤线16转角处的应力集中和损坏。

如图3所示，在一个优选实施例中，封板12的内测可以设有多条横向和竖向的第二线槽123，横向的第二线槽123与横向的第一线槽 121相对应，竖向的第二线槽123与竖向的第一线槽121相对应，第二线槽123设为沿封板12的厚度方向起伏的波纹形，竖向的第二线槽123 的波谷和横向的第二线槽123的波谷交汇以构成第二插槽124。所以第一插槽122与第二插槽124对应；也就是说，从第一插槽122插入的光纤线穿设装置18可以从第二插槽124穿出，从第二插槽124插入的光纤线穿设装置18可以从第一插槽122穿出。在整个封板12上，第一插槽122和第二插槽124处的厚度是最薄的，所以光纤线穿设装置 18可以很容易的从第一插槽122和第二插槽124处穿过封板12，而且光纤线穿设装置18对光纤线16的牵引路径不会偏移。另一方面，即使光纤线穿设装置18的牵引路径产生偏移，但是第二插槽124的内壁是倾斜的，所以第二插槽124的内壁会产生纠偏的作用，使光纤线穿设装置18可以从第二插槽124的正中穿出。

在一个优选实施例中，封板12可以通过EPS泡沫板制成。EPS泡沫板可以吸收并缓解模型实验过程中产生的动力波，避免因动力波反射回弹而改变模型试验的边界条件。

在本发明的一些实施例中，光纤线穿设装置18包括钻杆181。钻杆181用于贯穿两个封板12和被监测黏土，以使光纤线16可穿设在封板12和被监测黏土中。例如，光纤线穿设装置18可以仅仅包含钻杆181，钻杆3的尾部与光纤线16连接；当钻杆181完全穿过封板12和被监测黏土时，光纤线16也随之穿过封板12和被监测黏土，然后将光纤线16从钻杆181的尾部取下，光纤线16即可穿射在封板12和被监测黏土中。又例如，光纤线穿设装置18可以是电钻，钻杆181装夹在钻机上；钻机驱动钻杆181在封板12和被监测黏土中钻孔，以形成贯穿封板12和被监测黏土的钻孔，然后将光纤线16穿过该钻孔，光纤线16即可穿射在封板12和被监测黏土中。光纤线16优选三芯光纤，三芯光纤可以充分收集其周围的沉降数据，有助于实现对黏土的三维变形分析。

如图5至图7所示，在一个优选的实施例中，光纤线穿射装置18 包括驱动装置和钻杆181，钻杆181包括头部1812和杆体1811，头部 1812与杆体1811可拆卸的连接(例如螺纹连接)。杆体1811设置成空心结构，以使光纤线16可以穿设在杆体1811中。头部1812优选设置成圆锥状，从而方便头部1812贯穿封板12和黏土。当然，本领域技术人员能够理解，杆体1811的长度应当大于两个主箱板101的间距，否则光纤线16无法穿设在黏土中。驱动装置进一步包括脚架182、安装管188和传动盘184。安装管188可以是一根细长的圆管，钻杆181 可以穿设在安装管188中。杆体1811可以设置成丝杆结构，安装管188 的两端与杆体1811螺纹配合，所以钻杆181可以沿着安装管188的长度方向水平移动。安装管188水平的连接在脚架182的顶部，传动盘 184可周向转动的连接在脚架182的顶部，传动盘184与穿设在安装管188中的钻杆181传动配合。具体来说，传动盘184上设有传动齿轮 185(传动齿轮185优选为蜗轮)，传动盘184与传动齿轮185固定连接并且共转轴。传动盘184与传动齿轮185的转轴位于安装管188的下方，并且传动齿轮185的顶部穿过安装管188的底部，以使传动齿轮185与安装管188中的杆体1811啮合。当周向转动传动盘184，传动齿轮185随之周向转动，传动齿轮185可以驱动钻杆181水平移动 (本领域技术人员能够理解，虽然蜗轮和丝杆传动不是常用的搭配，但是可以根据本领域的设计公式对蜗轮和丝杆进行设计，使二者可以搭配成传动结构)，例如驱动钻杆181贯穿封板12和被监测黏土。脚架182可以进一步包括支撑座183和多个支腿1821(例如三个)，支撑座183连接在这些支腿1821的顶部，每相邻的两个支腿1821之间可以通过连接杆186连接。安装管188可以水平的穿射在支撑座183中。传动盘184可周向转动的连接至支撑座183，传动齿轮185可以内嵌在支撑座183中，并且传动齿轮185的顶部穿过安装管188的底部。支撑座183既可以提高安装管188的高度，也可以使安装管188被牢牢固定(即钻杆181不会晃动)。支腿1821上可以设有竖直的连接柱187。连接杆186上设有沿其长度方向延伸的第一通孔1861，第一通孔1861 贯穿连接杆186的杆主体，并且连接柱187可以穿设在第一通孔1861 中；连接杆186还设有沿其长度方向延伸的第二通孔1862，第二通孔 1862也贯穿连接杆186的杆主体，并且第一通孔1861和第二通孔1862 的贯穿方向不同。其中，连接柱187可以穿设在第一通孔1861中，一个螺栓穿过第二通孔1862和连接柱187，且与连接柱187螺纹连接，从而将连接杆186与连接柱187连接在一起。也就是说，穿设在第二通孔1862中的螺栓将连接杆186与穿设在第一通孔1861中的连接柱 187固定连接(当然，连接柱187也设有多个用于螺栓连接的螺孔)。所以每相邻的两个支腿1821均可以通过连接杆186连接在一起，使得脚架182十分牢固。连接柱187还可以设置成可周向转动的结构，便于连接杆186与连接柱187连接时调节连接柱187上螺孔的朝向。另外，在支撑座183上还可以设置水平气泡，方便调整光纤线穿射装置 18的水平度。支腿1821也可以设置成可伸缩结构，以使光纤线穿射装置18的高度可调节；可伸缩结构是常规的设置，本发明不再赘述。

在本实施例中，安装管188水平连接在脚架182的顶部，所以钻杆181可以水平的沿着安装管188移动，避免钻杆181在钻孔的过程中因晃动而偏离移动路线，从而防止黏土土体被破坏。杆体1811构造成丝杆结构，杆体1811可以与安装管188的两端螺纹配合，而传动齿轮185与杆体1811啮合，进而可以使传动盘184驱动钻杆181平稳的沿着安装管188移动，从而防止黏土土体被破坏。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，终端系统用于向光纤线 16发射脉冲信号以及接收由光纤线16反射回来的脉冲信号。

在一个优选的实施例中，终端系统可以包括计算机和OFDR光纤传感器22(一种基于OFDR的分布式光纤传感器)。OFDR光纤传感器22 可以与光纤线16的一端连接(正如本领域技术人员所知晓的，在使用 OFDR光纤传感器22时，光纤线16的另一端需要封装起来，例如用本领域常用的封装头来封装)，从而向光纤线16发射脉冲信号，以及接收从光纤线16反射回来的脉冲信号。计算机与OFDR光纤传感器22连接，计算机会对反射到OFDR光纤传感器22的脉冲信号进行分析。一旦黏土产生沉降，光纤线16就会产生形变，进而使反射到OFDR光纤传感器22的脉冲信号发生变化，从而实现对黏土的实时监测。计算机与OFDR光纤传感器22均为常见的装置，本发明对其结构和原理不再赘述。

如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，黏土地基模型实验系统还可以包括抽真空装置14、收集槽20和密封装置。

在本实施例中，密封装置(未示出)可拆卸的设置在模型箱10的顶部，密封装置用于密封模型箱10的顶部。当模型箱10中的黏土进行土体饱和时，密封装置可以对黏土进行密封。密封装置可以是能够包封模型箱10顶部的塑料膜，可以是安装到模型箱10顶部且能够密封模型箱10顶部的盖板，还可以是能够套接在模型箱10顶部的橡胶帽。只要是能将模型箱10的顶部密封的装置，均在本发明考虑的范围内。

在本实施例中，收集槽20套设在所述模型箱(10)的底部。而且底板102上设有多个通孔，所以黏土中的去离子水(在下面的实施例中会详细说明)可以通过通孔排出到收集槽20中。收集槽20设有向上的开口，用来承接从通孔排出的去离子水。收集槽20的侧壁上设有出液口，抽真空装置14可以通过该出液口与收集槽20连通。收集槽 20可以与模型箱10一体成型，也可以与模型箱10可拆卸连接。底板 102上可以铺设无纺布，无纺布可以防止黏土颗粒落入收集槽20中。

在本实施例中，抽真空装置14通过收集槽20与模型箱10的底部连通。所以抽真空装置14可以将施加到黏土中的去离子水(在下面的实施例中会详细说明)抽吸到收集槽20中(在抽真空装置14抽真空时，或者对黏土进行土体饱和时，密封装置会将模型箱10的顶部密封)。抽真空装置14可以是常见的装置，只要能够将黏土中的去离子水充分抽吸出来，现有的抽真空装置14均在本发明考虑的范围内。

如图4所示，在一个优选的实施例中，抽真空装置14可以包括真空泵142和集液箱141。集液箱141可以通过软管与收集槽20连通，真空泵142与集液箱141连接。所以被真空泵142抽吸到收集槽20中的去离子水可以流入到集液箱141中。集液箱141由透光材料制成，并且集液箱141上标注有体积刻度线，所以操作人员可以了解集液箱 141中去离子水的体积(在黏土中施加去离子水，并且通过抽真空加快去离子水自上而下的排出过程，进而加快黏土饱和速度；集液箱141 可以收集从黏土排出的去离子水，从而根据排液量和加液量计算黏土饱和的程度)。集液箱141优选由有机玻璃制成。真空泵142是常见的装置，在此不再赘述。

下面结合附图对本发明中监测黏土地基模型沉降的方法进行说明。

第一步，确认两个封板12安装就位；如果未就位，对封板12的位置进行相应的调整即可。如果主箱板101设有箱门104，还需要将模型箱10的两个箱门104关闭。

第二步，将试验所用黏土填入模型箱10内。在填加黏土期间，需要分层击实黏土以使黏土满足试验所需压实度。而且在填加黏土的过程中，可以将孔隙水压计分层埋入黏土中，孔隙水压计(通过孔隙水压计可以了解黏土是否固结完成)需要与计算机连接。

第三步，当黏土填加至预设高度，并完成压实步骤后，向黏土中插入光纤线16(如果主箱板101设有箱门104，还需要将模型箱10的两个箱门104打开)。具体过程如下：(1)将光纤线16穿设在杆体1811 中，然后将到钻杆181安装到安装管188中，再将脚架182安装在第一块封板12对面的一个预设位置处；(2)然后开始周向转动传动盘 184，以使传动齿轮185驱动钻杆181从安装管188中逐渐伸出，并且沿着(第一块封板12的)第一插槽122、(第一块封板12的)第二插槽 124、黏土、(第二块封板12的)第二插槽124和(第二块封板12的)第一插槽122的路径穿插；当钻杆181的头部1812已经完全穿过模型箱 10(即头部1812已经穿过第二块封板12)，将钻杆181的头部1812 取下，再将光纤线16拉出足够的长度以方便进行多次正反向的贯穿； (3)然后反向转动传动盘184，以使传动齿轮185驱动钻杆181逐渐移出封板22和黏土，直至钻杆181完全移出封板12和黏土；(4)将头部1812安装至杆体1811，将钻杆181再次安装到安装管188中(当然光纤线16也需要穿设在杆体1811中)，并将光纤线穿设装置18架设在第二块封板12对面的一个预设位置处；然后以光纤线16水平相邻的一个第一插槽122为起点进行反向贯穿(即从第二块封板12处开始贯穿)，并且光纤线16水平转向的部分可以容纳在横向的第一线槽 121中；当头部1812完全穿过模型箱10，将钻杆181的头部1812取下，再将光纤线16拉出足够的长度；(4)重复上述贯穿模型箱10的操作，直至光纤线16在黏土中形成了实验所需的光纤水平分布网；如果实验需要多层光纤水平分布网，可以通过光纤线穿设装置18将光纤线16穿设到黏土的更高位置或更低位置，并且光纤线16竖向转向的部分可以容纳在竖向的第一线槽121中；(5)光纤线16穿设完成后，将光纤线16的线头沿着竖向的第一线槽121向上引出模型箱10。

第四步，将光纤线16的一端封装，将其另一端连接至OFDR光纤传感器22，并对OFDR光纤传感器22进行调试。

第五步，向黏土中施加去离子水(如果主箱板101设有箱门104，需要先把箱门104关闭，从而对主箱板101进行密封)，然后对模型箱 10的顶部进行密封(例如用塑料膜对顶部进行包封)。密封完成后，通过抽真空装置14对黏土抽真空，使黏土中的去离子水快速排出，从而加速黏土饱和。在黏土实现土体饱和之后，黏土静置一段时间，并且当孔隙水压计传输到计算机的信号显示超孔隙水压消散，此时黏土固结完成(此时的黏土可以称为为黏土地基模型；也就是说，将黏土填入到模型箱之后，需要经过压实、土体饱和以及固结等过程，才会将黏土制成黏土地基模型)。

第六步，正式启用OFDR光纤传感器22和计算机。OFDR光纤传感器22向光纤线16发射脉冲信号，并且OFDR光纤传感器22接收光纤线16反射的脉冲信号(当黏土发生沉降时，光纤线16发生形变，光纤线16反射的脉冲信号会发生变化)。计算机对OFDR光纤传感器22 接收到的反射信号进行分析，还可以呈现出黏土沉降的实时图像。

在本发明中，借助光纤线16可以对黏土内部的总体沉降进行实时监测，还可以对每一层土体的沉降情况进行实时监测，监测范围广，精测精度高，而且成本低。

结合上述实施例，本发明的黏土地基模型试验系统包括模型箱、光纤线、光纤线穿设装置、终端系统和两个封板，所以整个系统较为简单，并且可以反复使用，降低了试验成本。光纤线可以从主箱板的中空部分贯穿模型箱中的黏土，终端系统可以向光纤线发射脉冲信号，并且可以对被光纤线反射回来的脉冲信号进行分析，所以因黏土沉降而导致的脉冲信号变化都会被实时监测到，监测精度很高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种黏土地基模型试验系统，其特征在于，包括：模型箱(10)、光纤线(16)、光纤线穿设装置(18)、终端系统和两个封板(12)；

所述模型箱(10)设置为长方体状结构，所述模型箱(10)包括底板(102)、一对相对的主箱板(101)和一对相对的侧箱板(103)，所述主箱板(101)设为中空结构，所述模型箱(10)用于容置被监测黏土；

两个所述封板(12)分别对应的设置在两个所述主箱板(101)的中空结构处；

所述光纤线穿设装置(18)包括钻杆，所述钻杆用于贯穿两个所述封板(12)和被监测黏土，以使所述光纤线(16)可穿设在所述封板(12)和被监测黏土中；

所述终端系统用于向所述光纤线(16)发射脉冲信号以及接收由所述光纤线(16)反射回来的脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述封板(12)的外侧设有多条横向和竖向延伸的第一线槽(121)；所述第一线槽(121)设为沿所述封板(12)的厚度方向起伏的波纹形，竖向的所述第一线槽(121)的波谷和横向的所述第一线槽(121)的波谷交汇以构成第一插槽(122)，所述光纤线(16)可通过所述第一插槽(122)贯穿所述模型箱(10)。

3.根据权利要求2所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述封板(12)的内侧设有多条横向和竖向延伸的第二线槽(123)，横向的所述第二线槽(123)与横向的所述第一线槽(121)相对应，竖向的所述第二线槽(123)与竖向的所述第一线槽(121)相对应，所述第二线槽(123)设为沿所述封板(12)的厚度方向起伏的波纹形，竖向的所述第二线槽(123)的波谷和横向的所述第二线槽(123)的波谷交汇以构成第二插槽(124)。

4.根据权利要求1所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，还包括抽真空装置(14)、收集槽(20)和密封装置；所述密封装置可拆卸的设置在所述模型箱(10)的顶部，用于密封所述模型箱(10)的顶部；所述收集槽(20)套设在所述模型箱(10)的底部，所述底板(102)上设有若干个通孔，所述抽真空装置(14)通过所述收集槽(20)与所述模型箱(10)的底部连通。

5.根据权利要求4所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述抽真空装置(14)包括真空泵(142)和集液箱(141)，所述集液箱(141)与所述收集槽(20)连通，所述真空泵(142)与所述集液箱(141)连接；所述集液箱上标注有体积刻度线，且所述集液箱由透光材料制成。

6.根据权利要求4所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述底板(102)上铺设有无纺布。

7.根据权利要求1所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述主箱板(101)的外侧设有箱门(104)；所述箱门(104)的一端与所述主箱板(101)铰接，其另一端与所述主箱板(101)可拆卸连接；所述箱门(104)可覆盖所述主箱板(101)的外侧；所述箱门(104)用于支撑所述封板(12)。

8.根据权利要求1所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，至少一个所述侧箱板(103)由透光材料制成。

9.根据权利要求1所述的黏土地基模型试验系统，其特征在于，所述终端系统包括计算机和OFDR光纤传感器(22)；所述OFDR光纤传感器(22)用于与所述光纤线(16)连接，以向所述光纤线(16)发射脉冲信号和接收从所述光纤线(16)反射回来的脉冲信号；所述计算机与所述OFDR光纤传感器(22)连接，所述计算机用于对反射到所述OFDR光纤传感器(22)的脉冲信号进行分析。

10.一种监测黏土地基模型沉降的方法，其特征在于，包括：

将黏土填入填加到模型箱(10)中，并且在填加黏土期间，对黏土进行分层击实；

将光纤线(16)多次往复的穿插在黏土中，直至所述光纤线(16)的分布构成水平分布网，并且封装所述光纤线(16)的一端；

向黏土中加入去离子水；

将模型箱(10)密封，并通过在模型箱(10)的底部抽负压的方式将所述去离子水排出黏土，以使黏土成为饱和土；

静置成为饱和土的黏土，以使黏土固结完成并形成黏土地基模型；

OFDR光纤传感器(22)向所述光纤线(16)发射脉冲信号，并接收所述光纤线(16)反射的脉冲信号；

计算机对反射到所述OFDR光纤传感器(22)的脉冲信号进行分析。

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