[发明专利]一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法，包括长方体试验盒，所述长方体试验盒的顶部固定有顶盖，所述长方体试验盒的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶，所述活动板的侧壁上安装有视窗，所述视窗和预制桩的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头；在试验时，所述长方体试验盒内部设置有预制桩，并在长方体试验盒的内部填充铺设有多层珊瑚砂层，并在珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。

技术领域

本发明涉及沉桩施工过程中桩周珊瑚砂破碎试验技术领域，主要涉及一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法。

背景技术

随着国防建设需要，海洋油气、渔业、旅游等资源的开发利用，珊瑚岛礁建设的项目数量日益增多，规模日益扩大，在珊瑚砂里打桩的需求也越来越多。沉桩作为一种在陆地上适用性非常广泛加固基础的办法，在岛礁建设中却面临着巨大困难。珊瑚礁地基的主要成分有珊瑚砂、礁灰岩、钙质土、珊瑚碎屑土，其中珊瑚砂（亦称钙质砂）具有颗粒松散、孔隙率高、表观摩擦角大、易破碎、土工性质离散性强等特点，使得其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有较明显的差异。因此，深入研究计算打桩过程中珊瑚砂破碎变形的情况尤为重要，对珊瑚岛礁的工程设计和施工，加强国防建设等方面具有重大的意义。

发明内容

针对现有工程中存在如何在砂石中打好稳定地基的等问题，提出一种侧向刚度可调节的沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法，该装置可通过观测不同侧限压力下，打桩过程中珊瑚砂的破碎和位移的具体情况，模拟在实际情况下在砂石中打桩，砂石的受力情况和破损情况，进而根据数据研究得出怎样打好稳定地基的问题的结论。对在砂石中、珊瑚上打好稳定地基，对珊瑚岛礁的工程设计和施工，加强国防建设等方面具有重大的意义。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，它包括三种不同的结构形式，其中第一种结构形式包括长方体试验盒，所述长方体试验盒的顶部固定有顶盖，所述长方体试验盒的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶，所述活动板的侧壁上安装有视窗，所述视窗和预制桩的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头；在试验时，所述长方体试验盒内部设置有预制桩，并在长方体试验盒的内部填充铺设有多层珊瑚砂层，并在珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。

所述活动板与长方体试验盒上的滑槽相配合。

所述活动板的内侧壁上固定安装有充填垫，所述充填垫是由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成。

所述珊瑚砂层共有多层，并采用层铺的方式填充在长方体试验盒内部，每层所述珊瑚砂层采用不同的颜色。

所述顶盖采用双面胶固定安装在长方体试验盒的顶部，在顶盖的中心部位预留有用于穿过预制桩的中心孔。

第二种结构形式包括空心圆柱体，所述空心圆柱体的内壁上安装有充填垫，所述空心圆柱体的顶部固定安装有顶盖，所述空心圆柱体的内部设置有预制桩，在空心圆柱体的侧壁上设置有多个等间距布置的视窗，所述空心圆柱体的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层，所述珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片，所述视窗和预制桩上等间距设置有多个摄像头。

第三种结构形式包括扇形圆柱桶，所述扇形圆柱桶的顶部固定安装有与之配合的顶盖，所述扇形圆柱桶的内部设置有切割成扇形的预制桩，所述扇形圆柱桶的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层，所述珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。

所述沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置的试验方法，包括以下步骤：