[发明专利]一种用于室内黏性土PIV模型试验的试验装置及试验方法

权利要求书

1.根据用于室内黏性土PIV模型试验的试验装置进行室内黏性土PIV模型试验的试验方法，其特征在于：

所述用于室内黏性土PIV模型试验的试验装置包括喷砂装置和模型箱，所述模型箱不具有上盖且至少一个侧面为透明，所述模型箱的内侧面上涂覆硅脂，所述模型箱的透明侧面上设有对照点和控制点，且对照点和控制点上均涂覆硅脂，所述模型箱内底部设有排水机构，所述排水机构用于将模型箱内黏土中的水从模型箱内排出，所述模型箱内填充黏土，所述黏土置于排水机构上，所述黏土的上方设有加载机构，所述加载机构用于给黏土施加向下的压力；所述喷砂装置内设有示踪粒子，所述喷砂装置用于将示踪粒子喷至模型箱的透明侧面内表面的硅脂上；

所述喷砂装置包括气缸、活塞、轴杆、把手、漏斗、气动接头、硅胶圆管、封口盖；所述气缸内置活塞，所述气缸下部内侧设有气缸内螺纹，所述活塞的上端连接轴杆，所述轴杆的上端设有把手；所述漏斗的上部外侧设有漏斗外螺纹，所述漏斗的底端设有气动接头，所述气动接头内插入硅胶圆管，所述硅胶圆管的另一端设有封口盖；

所述模型箱的透明侧面为有机玻璃面板，所述模型箱为钢制模型槽，所述钢制模型槽与有机玻璃面板相应的一侧设有螺栓孔，所述有机玻璃面板经螺栓与螺栓孔紧固于钢制模型槽上；

所述排水机构包括砂砾排水层、土工布和排水阀，所述排水阀与砂砾排水层的侧面相连通且设置在模型箱的侧面上，所述砂砾排水层设置在模型箱内底部，所述砂砾排水层的顶部铺设土工布，所述土工布上装填黏土；

所述加载机构包括加载板和加载重物，所述加载板设于模型箱的黏土顶部且完全覆盖黏土上表面，所述加载重物设于加载板上；

所述示踪粒子为黑色粉砂或者黄色粉砂；

所述试验方法包括以下步骤：

步骤一，喷砂装置准备：

步骤101，将硅胶圆管插入漏斗底部的气动接头，将硅胶圆管端部安装上封口盖；

步骤102，向漏斗装入制备好的黑色粉砂；

步骤103，将漏斗和气缸通过漏斗外螺纹和气缸内螺纹进行紧固，形成一体；

步骤二，模型箱准备：

步骤201，卸除钢制模型槽上的螺栓，将有机玻璃面板卸下；

步骤202，在有机玻璃面板内表面贴上对照点和控制点，并在模型箱内所有侧面上涂抹上硅脂；

步骤203，按压步骤一形成的喷砂装置，将黑色粉砂均匀喷至有机玻璃面板内表面的硅脂表面上，如黏土本身为黑色，可直接选用黄色粉砂；

步骤204，将有机玻璃面板通过螺栓紧固于钢制模型槽；

步骤三，黏土样准备：

步骤301，在钢制模型槽底部铺设好砂砾排水层，同时铺设土工布；

步骤302，缓慢倒入搅拌好的黏土泥浆；

步骤303，吊装加载板至钢制模型槽顶面，放置于黏土泥浆上；

步骤304，将加载重物放置于加载板上，对黏土泥浆进行固结；

在步骤三中，可对模型箱中制备的黏土进行不同种类试验，通过在有机玻璃面板前放置高速摄像机，得到两张不同时刻照片黑色粉砂的位置移动，从而计算得到黑色粉砂的位移场和速度矢量场，反映黏土的变形情况，为室内模型试验提供黏土二维变形的量测方法。

2.按照权利要求1所述的试验方法，其特征在于：步骤304中，粘着于有机玻璃面板的硅脂上的黑色粉砂，与倒入模型箱内的黏土紧密贴合，随着黏土固结一同运动。

3.按照权利要求1所述的试验方法，其特征在于：步骤三中，固结完成后，由于黑色粉砂已经与黏土紧密贴合，直接在有机玻璃面板前放置高速摄像机，通过捕捉黑色粉砂与对照点和控制点的位移，来测定黏土在不同试验工况下的位移场和速度矢量场，为室内模型试验提供可靠的土体变形数据。