[实用新型]一种基于DIC和MEMS测量的桩土p-y曲线试验装置

说明书

本申请公开了一种基于DIC和MEMS测量的桩土p‑y曲线试验装置，包括试验箱，试验箱内设有“U”型隔板，“U”型隔板的开口前端与试验箱的前侧板连接，“U”型隔板的外壁与试验箱的内壁之间形成空腔，空腔内设置压力胶囊，压力胶囊与气瓶连接，管道上设有气泵和调节阀，气泵与计算机控制系统连接；“U”型隔板内设置待测土体，土体内竖直设置桩柱，桩柱周围的土体内设置空间位移传感器，空间位移传感器与试验箱外的传感器控制中心连接；试验箱的前侧板为透明玻璃板，透明玻璃板的正前方设置DDC相机，DDC相机与DIC控制中心连接。该装置通过计算机控制系统显示的压力数据与MEMS传感器系统得到的桩周位移数据绘制两条p‑y曲线，通过DIC系统观测桩‑土的相对位移。

技术领域

本实用新型涉及桩基水平受力特性测试技术领域，具体是一种基于DIC和MEMS测量的桩土p-y曲线试验装置。

背景技术

根据以往的震害表明，地震中的砂土液化导致的土体水平位移会推动桩基产生较大的位移，有可能导致桩基上部结构的破坏，为获取场地内桩基的水平位移并据此对桩基进行设计，需对桩土相互作用进行研究，在水平荷载作用下，最关心的问题是如何有效描述桩基在不同水平力作用下的动力响应，主要依靠桩基的位移-荷载（p-y）曲线进行分析，为获得相应的位移-荷载曲线，需设计试验获得桩基在不同土体中的p-y模型。从目前而言，关于p-y曲线的试验研究方法主要有三类：现场试桩、基于有限元方法的数值模拟、室内模型桩模拟，现场试桩由于难控成本和本身具有的地域局限性，近年来采用此方法的p-y曲线研究已逐渐减少。基于有限元方法的数值模拟，存在模拟过程中较难准确选择土体本构模型的问题，模拟效果也不理想。获取桩基在水平作用下的p-y曲线最有效的方法是进行室内模型试验，在此背景技术下，如何区别于常规p-y曲线测量技术通过应变片间接测得测桩基响应，如何有效的对桩基进行水平加载，在试验过程中能直接观测到桩基的响应，根据测试结果快速得到p-y曲线是桩基水平受荷试验中的难点。为解决该问题，提高p-y曲线的量测精度，服务工程实践，研发一种可视化程度高、易于测量、能对荷载进行连续加载的试验装置和加载方法至关重要。

DIC技术作为一种非接触式光学测量试验技术，其测量系统一般由照明光源、图像采集卡、DDC相机及计算机组成。DDC相机用于实时采集光照下的土体图像，送至图像采集卡后，由计算机进行自动处理，获取所需要土体形变等信息。其具有光路简单、环境适应性好、测量范围广以及自动化程度高等优点，已经被广泛应用于工程领域。MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器，将MEMS传感器应用于岩土监测领域，发挥其造价低、精度高、体积小等优势，能获取更多更丰富监测记录。结合p-y曲线的测量需求，以DIC技术作为可视化技术的实现工具、MEMS传感器作为测量土体变形的传感器，以荷载控制为试验手段，研发一种基于DIC和MEMS测量的桩土p-y曲线试验装置与试验方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种基于DIC和MEMS测量的桩土p-y曲线试验装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于DIC和MEMS测量的桩土p-y曲线试验装置，包括试验箱，试验箱内设有“U”型隔板，“U”型隔板的开口前端与试验箱的前侧板连接，“U”型隔板的外壁与试验箱的内壁之间形成空腔，空腔内设置压力胶囊，压力胶囊通过管道与气瓶连接，管道上设有气泵和调节阀，气泵与计算机控制系统连接；“U”型隔板内设置待测土体，土体内竖直设置桩柱，桩柱周围的土体内设置空间位移传感器，空间位移传感器通过数据线与试验箱外的传感器控制中心连接；

其中试验箱的前侧板为透明玻璃板，透明玻璃板的正前方设置DDC相机，相机通过数据线与DIC控制中心连接。

所述的桩柱，其中轴线与试验箱的中轴线重合。

所述的试验箱，其顶部盖板可拆卸，盖板上设有通孔，便于压力胶囊、空间位移传感器与试验箱外的管道、数据线连接，以及便于桩柱顶部穿出试验箱外。