[发明专利]一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：包括模型槽、若干模型桩(3)和桩帽(4)；

所述模型槽采用透明材料制成，整体为一个矩形箱体；所述模型槽可拆分为上模型槽(1)和下模型槽(2)；

所述上模型槽(1)整体为一个矩形框体；这个矩形框体的下端具有外卷边Ⅰ(101)；

所述下模型槽(2)整体为一个矩形箱体；这个矩形箱体的上端具有外卷边Ⅱ(201)；所述下模型槽(2)底部布置有定位板(9)；所述定位板(9)板面上具有若干凹槽(901)；所述下模型槽(2)侧壁上设置有若干孔洞；排水管(7)一端与下模型槽(2)侧壁上的孔洞连接，另一端伸入量筒(8)内；所述排水管(7)上设置有排水阀门(701)；

所述上模型槽(1)和下模型槽(2)之间设置隔水乳胶膜(5)；所述上模型槽(1)和下模型槽(2)拼合后，外卷边Ⅰ(101)和外卷边Ⅱ(201)通过法兰(15)连接；

所述模型桩(3)的桩顶设置有桩帽(4)；

工作时，所述模型槽安置在光学平台(16)上；所述模型桩(3)的底部插入凹槽(901)中；所述模型桩(3)的上表面与下模型槽(2)顶面平齐；所述桩帽(4)位于上模型槽(1)内；所述桩帽(4)的顶面设置加筋乳胶膜(6)；所述加筋乳胶膜(6)与桩帽(4)固定；所述下模型槽(2)内注满水，上模型槽(1)中填入透明土(14)；所述光学平台(16)上还安置有3个激光器(10)和3个高速CCD相机(11)；所述激光器(10)和高速CCD相机(11)均位于模型槽外侧；所述3个激光器(10)分别位于模型槽的三个侧面；所述3个激光器(10)发射的激光在透明土(14)中形成三个激光平面；

试验时，控制排水阀门(701)以恒定速率放出下模型槽(2)中的水，模拟软土层在路堤填土的自重下发生的沉降过程；所述3个高速CCD相机(11)的机拍摄方向分别位于三个激光平面的法线方向，实时记录透明土散斑场的变化。

2.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述光学平台(16)上还布置有2个滑轨(12)和光学支架(13)；所述激光器(10)通过滑轨(12)或光学支架(13)与光学平台(16)固定；所述滑轨(12)和光学支架(13)上设置有卡槽和刻度，所述激光器(10)与滑轨(12)或光学支架(13)活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述外卷边I(101)和外卷边II(201)之间设置有密封垫(17)；所述密封垫(17)采用橡胶材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述模型槽采用透明有机玻璃或透明钢化玻璃制成；所述排水管(7)采用聚乙烯材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述透明土(14)由石英砂颗粒与孔隙液体制配而成；所述石英砂颗粒粒径为0.5～1mm，比重G_s＝2.186，最小干密度ρ_min＝0.970g/cm³，最大干密度ρ_max＝1.274g/cm³；所述孔隙液体为正十二烷和15#白油混合液，混合液折射率为1.4585。

6.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述模型桩(3)采用正方形或梅花形排列方式。

7.根据权利要求1所述的一种桩承式加筋路堤三维变形场可视化试验装置，其特征在于：所述模型桩(3)的桩顶具有模型桩榫头(301)；所述模型桩榫头(301)上设置有螺孔I(3011)；所述桩帽(4)的截面为圆形、方形或X形；所述桩帽(4)上表面设置有螺孔II(401)，下表面设置有桩帽卯眼(402)；所述螺孔II(401)与桩帽卯眼(402)连通；所述模型桩榫头(301)嵌入桩帽卯眼(402)中。