[发明专利]一种桩承式路堤透明土模型试验装置和方法

摘要

本发明公开了一种桩承式路堤土拱效应透明土模型试验装置，包括模型槽、透明土、桩体、水袋、导水管、工业相机、激光发射器。在有机玻璃模型试验槽底部放置箱型水袋，该箱型水袋中预留有桩孔的位置，该箱型水袋上预留有桩孔，桩刚好可以插入预留箱型水袋孔中，配置透明土后可以通过箱型水袋放水的方式来模拟路堤土在自重荷载下的土拱效应。本发明还公开了该试验装置的试验方法，包括安装桩和水袋、填筑透明土路堤，水袋缓慢放水，放水过程中采用工业相机拍摄激光平面，分析得到三维变形特性等步骤。本发明可以实现土体内部变形的高精度实时测量，可以观测到空间土拱的宏观形态变化；可以模拟多种工况；试验装置尺寸小，试验操作方便，提高了效率。

主权项

一种桩承式路堤土拱效应透明土模型试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)设计桩体和桩帽尺寸，确定桩间距和路堤高度；(2)清洗有机玻璃模型槽、桩和桩帽，并用干毛巾擦净；(3)在有机玻璃模型槽底部放入箱型水袋，将桩体插入箱型水袋的预留桩孔中；其中，所述桩体的桩顶设置有盖板，箱型水袋顶部与桩顶盖板平齐，用于模拟地基土体；所述预留桩孔布置在箱型水袋的上表面；预留桩孔采用贯穿箱型水袋上下表面模拟桩刺穿软土层工况，未贯穿箱型水袋上下表面模拟未刺穿软土层工况；所述箱型水袋上还设置有孔洞；导水管一端与水袋孔洞连接，另一端伸出到模型槽外；这些导水管上设置有阀门；所述阀门可控制出水速率；(4)在有机玻璃模型槽底部倒入配好的白油和正十二烷混合液，液面高度至水袋顶部高度下方5‑10cm；(5)在桩顶上安装桩帽；(6)在桩帽和水袋上方设置加筋材料，加筋材料与桩帽粘结固定；(7)缓慢配置透明土至设计路堤高度；其中，所述箱型水袋的上表面为透明土路堤配置起始面；(8)布置激光器，使激光器发射的激光形成平面穿透透明土路堤；(9)布置并调试相机，相机拍摄方向垂直于激光平面，使相机保持自动拍照模式，每隔10‑15秒拍照；(10)打开导水管上的阀门，水袋中的水在透明土路堤的自重压力作用下缓慢流出；用量杯测量出水量；在放水过程中，相机自动拍摄整个过程中透明土内部激光平面的图片；试验过程中，转动激光发射器，从不同角度形成不同的平面；(11)水袋中的水基本放尽时，控制箱型水袋导水管停止放水，保存图片，关闭激光，整理试验器材；(12)用PIV技术处理实验数据。