[发明专利]强夯加固饱和砂土地基的细观可视化模型试验装置及方法

摘要

本发明提供一种强夯加固饱和砂土地基的细观可视化模型试验装置及方法，涉及软土地基加固技术领域。装置包括强夯定位装置、模型试验箱体、标记球布设板和标记球，强夯定位装置由下到上依次包括下部支架系统、上部支架系统和定位装置，通过该装置进行强夯法加固饱和砂土地基的细观可视化模型试验，进行标记球坐标提取与土颗粒可视化，绘制每次夯击各层标记球的相对位移图像，揭示强夯加固饱和砂土地基的土颗粒细观运动轨迹。本发明可以实现夯击点的准确定位、强夯加固地基的细观可视化，得到每次夯击时在饱和砂土地基内部不同位置的土颗粒运动变化情况，进而分析强夯处理饱和砂土地基时的内部结构变化情况以及整个过程中冲击波的传播情况。

主权项

1.一种强夯加固饱和砂土地基的细观可视化模型试验装置，其特征在于：该装置包括强夯定位装置、模型试验箱体、标记球布设板和标记球；所述强夯定位装置包括下部支架系统(R1)、上部支架系统(R2)和定位装置(R6)；所述下部支架系统(R1)包括第一空心钢管立柱(R7)、十字形稳定脚(R8)和三颗顶紧螺钉(R9)；所述第一空心钢管立柱(R7)下端竖直固定于十字形稳定脚(R8)的上表面，且第一空心钢管立柱(R7)与十字形稳定脚(R8)的中心对齐；所述顶紧螺钉(R9)设于第一空心钢管立柱(R7)上部，用于将上部支架系统(R2)固定于第一空心钢管立柱(R7)上，三颗顶紧螺钉(R9)相位角为120°；所述上部支架系统(R2)包括第二空心钢管立柱(R10)和横向支撑(R11)，所述第二空心钢管立柱(R10)下端插接于第一空心钢管立柱(R7)上端，并通过三颗顶紧螺钉(R9)进行固定；所述第二空心钢管立柱(R10)上端与横向支撑(R11)的下端中部固定连接，所述横向支撑(R11)为竖向不封闭矩形结构，上端与定位装置(R6)相连接；所述定位装置(R6)包括水平标尺(R3)、垂直标尺(R5)、十字双向限位机构(R4)和夯点定位孔(R12)；水平标尺(R3)、垂直标尺(R5)、十字双向限位机构(R4)选用合金结构钢材质的游标卡尺；所述垂直标尺(R5)两端固定于横向支撑(R11)的凹向开口处；所述十字双向限位机构(R4)包括安装于水平标尺(R3)上的水平向限位装置(R13)和垂直标尺(R5)上的垂直向限位装置(R14)，垂直向限位装置(R14)上表面与水平向限位装置(R13)的下表面焊接，能独立完成与水平标尺(R3)和垂直标尺(R5)在水平方向和垂直方向的相对移动；所述夯点定位孔(R12)为设于水平标尺(R3)末端的小孔，用于穿过系住夯锤的绳子；安装时，将下部支架系统(R1)安放在平整室内地面上；上部支架系统(R2)中的空心钢管立柱(R10)插入下部支架系统(R1)的空心钢管立柱(R7)中，通过下部支架系统(R1)上的三颗顶紧螺钉(R9)调整定位装置(R6)高度、夯击落距高度；将水平标尺(R3)沿着十字双向限位机构(R4)移动十字双向限位机构沿水平标尺移动，定位夯击点的y轴坐标；移动十字双向限位机构(R4)沿垂直标尺(R5)移动，定位夯击点的x轴坐标；让系住夯锤的绳子穿过夯点定位孔(R12)，然后夯锤自由落体，夯击待加固地基；模型试验箱体(R15)的长×宽×高尺寸为400mm×100mm×200mm，在对角线位置固定有直径10mm的注水管(R16)；模型试验箱体(R15)两侧高130mm处设有直径10mm、间隔10mm的排水孔(R17)；模型试验箱体(R15)的材质和壁厚根据细观可视化模型试验中的X光机成像原理进行选取；标记球直径为1mm，材质根据细观可视化模型试验中的X光机成像原理进行选取；标记球布设板(R18)为条形薄钢板，薄钢板长度比模型试验箱体(R15)的长边小10mm，在薄钢板中线等间距钻小孔(R19)，孔径为大于标记球直径1mm。