[发明专利]一种基于图像捕捉的桩土界面剪切试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种基于图像捕捉的桩土界面剪切试验装置，其特征在于，包括竖向压力伺服装置(5)、CCD相机(6)、刚性护环(3)、空心钢管桩(4)和扭剪装置(8)。空心钢管桩(4)同轴安装在刚性护环(3)内，所述扭剪装置(8)与空心钢管桩(4)相连，驱动空心钢管桩(4)转动；所述刚性护环(3)与空心钢管桩(4)之间的环状区域内铺填试验土样(7)，竖向压力伺服装置(5)位于试验土样(7)上，给试验土样(7)加载竖直荷载；CCD相机(6)位于试验土样(7)上方，镜头对准拍摄空心钢管桩(4)与试验土样(7)的接触界面处。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一双层支架(1)，上层开有圆孔，所述空心钢管桩(4)嵌于所述圆孔内，扭剪装置(8)安装在下层，与空心钢管桩(4)下端相连，刚性护环(3)安装在上层。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括一顶板(2)，顶板(2)通过支撑杆水平安装在双层支架(1)上，所述竖向压力伺服装置(5)通过套筒(9)与顶板(2)相连。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，试验土样(7)上垫有透明加载板，所述竖向压力伺服装置(5)施加荷载作用于透明加载板上。

5.一种桩土界面剪切试验方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置实现，包括以下步骤：

(1)利用竖向压力伺服装置(5)加载给试验土样(7)加载荷载，然后启动扭剪装置(8)转动空心钢管桩(4)，与此同时，CCD相机(6)实时拍摄桩土接触界面的图像；

(2)利用CCD相机获取图像序列，利用PIV技术得到试验土样与空心钢管桩接触界面的位移矢量图和位移场图。由得到的节点位移结合有限元理论计算出节点的应变分量，最后给出了桩与土接触界面的最大剪应变场。