[发明专利]一种真空负压静力试桩的模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，至少包括：

可视化模型箱组件，包括可视化模型箱、土样、模型桩和尼龙棒，所述可视化模型箱正面为高透光率钢化有机玻璃；所述土样分层装入可视化模型箱内并夯实形成若干分层土体，所述模型桩预埋在可视化模型箱中心位置的土体中，所述尼龙棒绕模型桩周边等间距预埋在土体中，模型桩顶部和尼龙棒顶部均伸出土体表面；

可视化的真空负压密封组件，包括环形垫板、刚性平台、圆柱形树脂玻璃筒、软质密封层和真空抽气机，环形垫板通过尼龙棒固定在分层土体表面，圆柱形树脂玻璃筒紧密连接在环形垫板和刚性平台之间，软质密封层覆盖在刚性平台和圆柱形树脂玻璃筒外层，刚性平台、圆柱形树脂玻璃筒、环形垫板与土体表面通过软质密封层形成密闭试验空间，真空抽气机通过抽真空通道和密闭试验空间内连接，用于随时抽取密闭试验空间内的空气，保持密闭试验空间内的真空度；

反力加载系统，包括承压板、千斤顶、钢垫板、主梁、条形支墩和油泵，承压板、千斤顶、钢垫板、主梁自下而上依次布置在模型桩顶部与刚性平台底部之间，主梁放置于条形支墩上，条形支墩固定在土体表面，油泵上设置压力表，油泵设置在密闭试验空间外，并与密闭试验空间内的千斤顶连接，油泵用于给千斤顶加压提供试验所需反力；

测量系统，包括气压监测仪、基准梁、沉降传感仪、沉降数据采集仪，所述气压监测仪通过有线的方式与密闭试验空间内压力传感器连接；所述基准梁设置在模型桩的桩顶两侧，沉降传感仪设置在基准梁上，沉降数据采集仪设置在密闭试验空间外，沉降数据采集仪与沉降传感仪连接。

2.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，还包括薄层示踪层，所述薄层示踪层设置在分层土体的两层土体之间，包含有透明土、荧光粉和磁粉，磁粉设置在靠近模型桩的内侧，荧光粉设置在远离模型桩的外侧。

3.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，还包括3-8根刚性支柱，各根刚性支柱通过螺栓及垫圈与环形垫板及刚性平台连接，多根刚性立柱呈等间距多边形分布设置在圆柱形树脂玻璃筒外侧，软质密封层覆盖在刚性平台和刚性支柱外侧。

4.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，所述尼龙棒设置有4-6根，预埋在土体中的尼龙棒呈等间距多边形字分布，等多边形中心位于模型桩圆心处；尼龙棒的底部设置一端板，尼龙棒的顶部设置一圈螺纹，环形垫板上预留若干与预埋在土体中的尼龙棒位置对应的螺栓孔，尼龙棒顶端穿过环形垫板的螺栓孔，环形垫板通过螺母与尼龙棒顶端螺纹连接，将环形垫板固定在分层土体表面。

5.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，所述环形垫板的形状为圆环状，环形垫板的内径小于所述圆柱形树脂玻璃筒的直径、外径大于所述圆柱形树脂玻璃筒的直径，所述刚性平台的形状均为圆板状，刚性平台的直径均大于所述圆柱形树脂玻璃筒的直径，环形垫板上方和刚性平台下方分别设置一圈直径与圆柱形树脂玻璃筒直径相同的环形沟槽，所述圆柱形树脂玻璃筒上部嵌套在刚性平台下方环形沟槽中、下部嵌套在环形垫板上方环形沟槽中。

6.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，还包括内加热型光纤测温系统、微型土压力盒、孔隙水压力计，每根尼龙棒侧面切割出一根竖向凹槽，所述内加热型光纤测温系统嵌入该竖向凹槽内，用于监测土体中地下水头和渗流场的动态变化；所述微型土压力盒、孔隙水压力计预埋在中间土层，分别用于监测土体中的应力场和孔压场变化。

7.根据权利要求1所述的真空负压静力试桩的模型试验装置，其特征在于，所述软质密封层采用透明的气密性材料土工膜或塑料布。