[发明专利]一种土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置及其可视化方法

权利要求书

1.一种土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其包括：

框架(4)；

透明模型箱(10)，其安装在框架(4)中；

土岩混合双排桩边坡模型(9)，其设置在透明模型箱(10)中；

其特征在于，透明模型箱(10)内装有浸泡液体，且所述浸泡液体的折射率与土岩混合双排桩边坡模型(9)的折射率相同；所述可视化装置还包括：

升降平台(2)，其活动安装在框架(4)上；

刚性连接杆(8)，其一端连接在土岩混合双排桩边坡模型(9)上，另一端连接在升降平台(2)上；

高度调节件(1)，其安装在升降平台(2)上，并能够驱动升降平台(2)沿着框架(4)的垂直方向升降，以带动刚性连接杆(8)下压土岩混合双排桩边坡模型(9)；

片光发射器(7)，其安装在升降平台(2)上，并用于向透明模型箱(10)中发射片光光线；

图像系统，其包括PIV数字图像采集机构(6)以及至少一个工业相机(13)；工业相机(13)设置在透明模型箱(10)的一侧，并用于采集土岩混合双排桩边坡模型(9)的三维图像信息；PIV数字图像采集机构(6)安装在框架(4)上，并根据所述三维图像信息，实时记录土岩混合双排桩边坡模型(9)中内部颗粒的位移，并生成对应的边坡破坏图像和破坏数据；以及

报警系统，其包括位移传感器和报警器；所述位移传感器安装在框架(4)上，用以检测升降平台(2)或者刚性连接杆(8)的位移；所述报警器在所述位移传感器检测的位移超过一个预设位移量时，发出报警信息；

多个配重块(3)，其悬挂在升降平台(2)上，并通过重力作用以驱使升降平台(2)保持平衡；

其中，高度调节件(1)为旋转丝杆，且安装在框架(4)上，并通过旋转以带动升降平台(2)相对框架(4)升降；

所述图像系统还包括传动杆(5)；传动杆(5)的一端连接在高度调节件(1)的侧壁上，另一端连接在PIV数字图像采集机构(6)上；PIV数字图像采集机构(6)通过传动杆(5)采集高度调节件(1)的旋转圈数，并对应实时的所述三维图像信息，生成所述边坡破坏图像和所述破坏数据。

2.如权利要求1所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其特征在于，刚性连接杆(8)的顶端插在升降平台(2)的中心，底端固定在一个压力板上；所述压力板用于对土岩混合双排桩边坡模型(9)施加荷载。

3.如权利要求1所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其特征在于，所述图像系统还包括光学平台(14)；光学平台(14)固定在框架(4)上，透明模型箱(10)固定在光学平台(14)上。

4.如权利要求3所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其特征在于，土岩混合双排桩边坡模型(9)的材料为有机玻璃板，光学平台(14)具有阻尼材料结构和铁磁不锈钢结构；所述阻尼材料结构固定在框架(4)上，所述铁磁不锈钢结构为平面结构，并安装在所述阻尼材料上。

5.如权利要求1所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其特征在于，所述可视化装置还包括：

底座(11)，其与框架(4)的底部相连，并用于支撑框架(4)。

6.如权利要求1所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其特征在于，所述浸泡液体为正十二烷和白油的质量比为1：4的混合液；土岩混合双排桩边坡模型(9)具有熔融石英砂，且所述熔融石英砂粒径为0.5～1mm，最大干密度为1.274g/cm³，最小干密度为0.907g/cm³。

7.一种基于透明土的土岩混合双排桩边坡破坏可视化方法，其应用于如权利要求1-6中任意一项所述的土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置中；其特征在于，所述可视化方法包括以下步骤：

(1)配制人工合成透明土，所述人工合成透明土的配制方法包括以下步骤：

(1.1)先筛分出粒径为0.5～1mm的熔融石英，并确定所述熔融石英的最大干密度为1.274g/cm³，最小干密度为0.907g/cm³，再清洗并烘干所述熔融石英；

(1.2)按照质量比为1：4混合正十二烷液体和白油，以形成浸泡液体；

(1.3)先将所述浸泡液体填充在透明模型箱(10)中，再将所述熔融石英倾倒在所述浸泡液体中；

(1.4)先搅拌所述熔融石英与所述浸泡液体，以形成土壤样本，再将所述土壤样本静置直至沉淀完全，并形成所述人工合成透明土；

(2)先向透明模型箱(10)中发射片光光线，再向所述人工合成透明土施加荷载，并采集所述人工合成透明土的三维图像信息；

(3)根据所述三维图像信息，实时记录土岩混合双排桩边坡模型(9)中内部颗粒的位移，并生成对应的边坡破坏图像和破坏数据。