[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

说明书

本发明公开了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，该可视化装置包括框架、透明模型箱、土岩混合双排桩边坡模型、升降平台、刚性连接杆、高度调节件、片光发射器以及图像系统。透明模型箱内装有与土岩混合双排桩边坡模型的折射率相同的浸泡液体。高度调节件能够驱动升降平台沿着框架的垂直方向升降，以带动刚性连接杆下压土岩混合双排桩边坡模型。图像系统包括PIV数字图像采集机构以及工业相机。工业相机用于采集三维图像信息，PIV数字图像采集机构根据三维图像信息，实时记录内部颗粒的位移，并生成破坏图像和数据。本发明获取土岩混合双排桩边坡模型的内部变形情况，获取破坏图像和数据，实现边坡破坏的可视化功能。

技术领域

本发明涉及土木工程岩土试验技术领域的一种可视化装置，尤其涉及一种土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，还涉及该可视化装置的基于透明土的土岩混合双排桩边坡破坏可视化方法。

背景技术

现阶段的岩土工程模拟实验领域中，土岩混合双排桩边坡已经成为工程中较为常见的边坡形式，混合边坡的破坏问题日益突出，现已经成为我国铁路，公路，矿山等领域的热点话题。因此，获取实时可靠的土岩混合双排桩边坡模型的实时内部变形，实现土岩混合双排桩边坡在受到顶部荷载作用下的位移可视化显得尤为重要。

传统的室内模型试验测量只能获得土体宏观的变形和边界区域的变形，想要得到土岩混合双排桩边坡变得十分困难。目前可用于研究模型内部滑移的方法有计算机轴向断层扫描(CAT)、CT扫描技术与核磁共振成像(MRI)。但是两种方法存在明显缺陷，模型尺寸及模具材料要求十分苛刻，阻碍了这些技术在工程实际中的推广，在使用这些技术的过程中直观感不强等问题也较为突出。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供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，解决了现有的土岩混合双排桩边坡的试验装置及方法中模型尺寸及模具材料要求高、存在直观感不强的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种土岩混合双排桩边坡破坏可视化装置，其包括：

框架；

透明模型箱，其安装在框架中；

土岩混合双排桩边坡模型，其设置在透明模型箱中；透明模型箱内装有浸泡液体，且所述浸泡液体的折射率与土岩混合双排桩边坡模型的折射率相同；

升降平台，其活动安装在框架上；

刚性连接杆，其一端连接在土岩混合双排桩边坡模型上，另一端连接在升降平台上；

高度调节件，其安装在升降平台上，并能够驱动升降平台沿着框架的垂直方向升降，以带动刚性连接杆下压土岩混合双排桩边坡模型；

片光发射器，其安装在升降平台上，并用于向透明模型箱中发射片光光线；以及

图像系统，其包括PIV数字图像采集机构以及至少一个工业相机；工业相机设置在透明模型箱的一侧，并用于采集土岩混合双排桩边坡模型的三维图像信息；PIV数字图像采集机构安装在框架上，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。

作为上述方案的进一步改进，所述可视化装置还包括：

多个配重块，其悬挂在升降平台上，并通过重力作用以驱使升降平台保持平衡。

作为上述方案的进一步改进，高度调节件为旋转丝杆，且安装在框架上，并通过旋转以带动升降平台相对框架升降。

进一步地，所述图像系统还包括传动杆；传动杆的一端连接在高度调节件的侧壁上，另一端连接在PIV数字图像采集机构上；PIV数字图像采集机构通过传动杆采集高度调节件的旋转圈数，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。