[发明专利]一种PCC桩内摩擦力的测试装置及其使用方法

权利要求书

1.一种PCC桩内摩擦力的测试装置的使用方法，其特征在于，所述PCC桩内摩擦力的测试装置，包括承台（19）、模型桩（2）、模型槽（1）、激光源以及数码摄像装置；

所述模型槽（1）为透明装置，且设置在承台（19）上，所述模型桩（2）为全比例尺的PCC桩，设置在所述模型槽（1）内且两者之间留有间隙，模型桩（2）的桩芯部分填充透明土（3），所述模型桩（2）与透明土（3）的接触面上设有若干枚用于测试土体的侧压力的土压力盒（9），所述模型槽（1）的底部和承台（19）对应模型桩（2）的位置开设有若干个通孔，每个通孔内均设有传力杆（4），所述传力杆（4）带动模型桩（2）竖直方向移动，所述传力杆（4）底部设有用于控制其竖直位移的加载系统（7），且两者之间设有压力传感器（6）和传力板（5）；所述传力杆（4）上部内嵌于模型桩（2）的底部、下部固定在传力板（5）上，所述传力板（5）为圆形板，底部通过所述压力传感器（6）与加载系统（7）连接，所述压力传感器（6）通过数据线与采集系统相连，用于记录传力板（5）上的压力；

所述激光源包括第一激光源（10）、第二激光源（11）、第三激光源（13）和第四激光源（14），所述第一激光源（10）和第二激光源（11）设置在模型槽（1）的上方，第三激光源（13）和第四激光源（14）对称设置在模型槽（1）的侧面，且位于模型桩（2）对称轴的两侧；

所述数码摄像装置包括第一数相机（12）和第二数码相机（15），所述第一数相机（12设置在模型槽（1）的上方，且位于第一激光源（10）和第二激光源（11）的中间，所述承台（19）上还设有环形滑轨（16），所述环形滑轨（16）绕模型槽（1）设置，所述第二数码相机（15）与环形滑轨（16）活动连接，可沿环形滑轨（16）移动，滑轨（16）上设置有卡槽和刻度，用于固定第二数码相机（15），

上述装置的使用方法包括如下步骤：

A，根据试验设计要求，制作模型槽、全比例尺的模型桩和透明土；

B，将模型槽置于承台上，将模型桩置于模型槽内，将传力杆穿过模型槽与传力板相连，压力传感器连接传力板与加载系统；

C，开启加载系统，根据设计的位移速率，施加竖直位移，记录压力传感器的示数；

D，在模型桩内填充透明土，在透明土与模型桩的接触面上布置土压力盒，在模型槽周围布置环形滑轨，在模型槽上方和侧面安装激光源和数码摄像装置，数码摄像装置通过数据线与处理装置连接；打开激光源，检查其在透明土体内部形成的颗粒切面明亮度，调整激光角度，分别使激光垂直和水平入射，打开对应的数码摄像装置，调整其镜头，使其能拍摄整个试验画面；

E，开启加载系统，根据设计的位移速率，施加竖直位移，记录土压力盒和压力传感器的示数，在指定位移处，暂停加载；

模型槽侧面的第三激光源和第四激光源的激光入射形成切面，由模型槽上方的第一数码相机记录土体位移规律；

模型槽上方的第一激光源和第二激光源的激光入射形成切面，由模型槽侧面的第二数码相机围绕滑轨一周，在固定的卡槽位置记录加载过程中接触面和透明土内部的位移规律；

F，重复步骤A~E，通过试验装置测试不同内径的模型桩内摩擦系数的大小，重复制备透明土的过程中保持透明土的高度和密实度不变，以保证全比例尺模型桩周围的围压不变；

G，改变透明土的密实度，重复步骤A~E分析透明土密实度对内摩擦系数大小的影响规律；

H，在模型桩与模型槽之间间隙填充透明土，进行步骤A、B、D、E的操作，对比观测模型桩的桩内、外侧壁与透明土之间的摩擦特性，完成模型桩内摩擦力的测试以及内外侧壁摩擦特性的可视化观测试验。

2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述步骤A中模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成，模型槽的形状为空心圆柱体或长方体，所述空心圆柱体直径为900~ 1300mm、高度为300~350mm、周围壁厚10~20mm、底面壁厚20~40mm；所述长方体边长为900~1300mm、高度为300~350mm、周围壁厚10~20mm、底面壁厚20~40mm。

3.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述步骤A透明土由透明固体颗粒与孔隙液体制配而成，透明固体颗粒为粒径为0.25mm~2.0mm的全氟环状聚合物颗粒或粒径为0.1mm~1.0mm的熔融石英砂或粒径为0.01mm~0.075mm的无定形二氧化硅粉末，孔隙液体为糖溶液或氯化钠溶液或酒精溶液或溴化钙溶液。