[发明专利]一种管桩沉桩过程中土塞性状变化的可视化装置

摘要

本发明提供了一种管桩沉桩过程中土塞性状变化的可视化装置，包括：激光发射器、试验用透明土、试验箱、试验箱外框架、伺服电动缸、透明管桩、定位孔、模型箱盖板、CCD工业相机、计算机和钢板；试验箱固定于试验箱外框架内；试验箱内填充有试验用透明土；模型箱盖板的中心位置设有固定和定位透明管桩的定位孔；透明管桩的一端插设在试验用透明土中；试验箱外框架上方设有钢板；伺服电动缸固定在钢板的下表面；且伺服电动缸的丝杠的工作点与透明管桩的另一端接触。本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案相比于现有研究的模型装置，可对管桩沉桩过程中土塞、桩端土以及桩侧土的变形特征进行实时的可视化监测，且操作简单，易于控制。

主权项

1.一种管桩沉桩过程中土塞性状变化的可视化装置，其特征在于：包括：激光发射器(1)、试验用透明土(2)、试验箱(3)、试验箱外框架(4)、伺服电动缸(5)、透明管桩(6)、定位孔(7)、模型箱盖板(8)、CCD工业相机(9)、计算机(10)和钢板(12)；试验箱(3)固定于试验箱外框架(4)内，其大小形状恰好安装于试验箱外框架(4)上；试验箱(3)为长方体结构，且四面和底部均封闭，上面设有模型箱盖板(8)；试验箱(3)内填充有试验用透明土(2)；试验用透明土(2)上表面均匀平整；模型箱盖板(8)的中心位置设有固定和定位透明管桩(6)的定位孔(7)；定位孔(7)的孔径与透明管桩(6)的外径尺寸相同；透明管桩(6)的一端插设在试验用透明土(2)中，另一端穿过所述定位孔(7)伸出模型箱盖板(8)的上表面，且透明管桩(6)可在定位孔(7)内滑动；定位孔(7)的作用是防止在静压过程中透明管桩(6)出现偏转，以保证透明管桩(6)能够垂直压入；试验箱外框架(4)上方设有钢板(12)；钢板(12)上位于定位孔(7)正上方的位置设有固定螺孔；伺服电动缸(5)通过所述固定螺孔固定在钢板(12)的下表面；且伺服电动缸(5)的丝杠的工作点与透明管桩(6)的位于模型箱盖板(8)的上表面外的一端接触；实验时，伺服电动缸(5)启动，通过伺服电动缸(5)的丝杠的移动，进而伺服电动缸(5)的丝杠的工作点对透明管桩(6)加载载荷，以将透明管桩(6)沿着定位孔(7)垂直向下压入试验用透明土(2)中；所述透明管桩(6)是空心的，且位于试验用透明土(2)中的一端开口；当透明管桩(6)沿着定位孔(7)垂直向下压入试验用透明土(2)中时，试验用透明土(2)会从透明管桩(6)的端口涌进透明管桩(6)内部，进而在透明管桩(6)内部形成土塞(11)；激光发射器(1)安装于与试验箱(3)的第一侧面距离x cm，且与第一侧面正对的位置；CCD工业相机(9)安装于与试验箱(3)的第一侧面垂直的第二侧面正对的位置，且距离第二侧面的距离为y cm；试验用透明土(2)中加入有示踪粒子；激光发射器(1)发射的激光透过所述示踪粒子产生激光散斑；计算机(10)通过有线或者无线与CCD工业相机(9)进行通信；以控制CCD工业相机(9)对位移面的激光散斑图像进行采集，并在图像处理软件PIVview2C中对土塞和透明管桩的桩端、桩周土体的位移进行分析；其中，x和y均为根据实际情况设定的预设值；所述第二侧面为试验时待观测的位移面。