【技术实现步骤摘要】
本技术涉及透明土模型试验，尤其是涉及一种模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置。
技术介绍
1、灌注桩是一种在高层建筑、公路、桥梁等基础设施中广泛应用的结构基础。随着施工工艺的改进，各种类型的灌注桩应运而生，并在各类工程中发挥着重要作用。特别是冲击钻孔灌注桩，其具有适应性强、施工效率高等特点，尤其适用于卵石层、岩溶发育岩层和裂隙发育的岩层施工。然而，在其冲击成孔施工过程中会产生振动，并需向孔洞中注入泥浆进行冷却和除渣，这些因素都会对周围土体产生影响，从而影响到施工进度和施工安全。因此，针对冲击成孔施工的模型试验逐渐增多，但无论是传统模型试验还是现场试验，都无法直接观测到土体内部在试验过程中的变形情况。土体的变形也只能通过埋设传感器进行数据采集，但传感器无法提供土体的连续变形信息，试验数据也会受到传感器刚度和尺寸等因素的干扰而不够准确。
2、随着模型试验的不断发展，可视化透明土技术为解决这一问题提供了新的可能性。在透明土模型试验中，采用透明土代替自然土体，由于其拥有良好的透明度，使得可以直接观测到土体内部的变形情况和完整的试验过程。此外，可视化透明土技术是利用可移动的激光和相机进行数据采集，能够呈现三维形式的试验结果，并提供土体内部的连续变形信息。相较于传统的埋设传感器，可视化透明土技术提供的试验数据也更加准确可靠。
3、因此，我们有必要借助可视化透明土技术来研发一种模拟冲击成孔施工的试验装置，以提高试验数据的准确性，并通过三维形式的试验结果获取土体内部的连续变形信息。
技术实现
1、针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，用于解决现有技术中没有借助可视化透明土技术来模拟冲击成孔施工的试验装置，以及对于土体内部的连续变形信息获取不够完善的问题。
2、为了实现上述目的，本技术提供的一种模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，包括：
3、试验底座，
4、可视化模型箱，所述可视化模型箱可拆卸安装在所述试验底座上，所述可视化模型箱用于放置透明土；
5、冲击成孔系统，所述冲击成孔系统固定安装在所述试验底座上，且位于所述可视化模型箱的上方，用于对所述可视化模型箱内的透明土进行冲击成孔施工；
6、三维观测系统，所述三维观测系统滑动安装在所述试验底座上，且位于所述可视化模型箱的侧面，用于实时观测透明土的内部变形情况；
7、操控分析台，所述操控分析台与所述冲击成孔系统和所述三维观测系统均电性连接。
8、这样设置，通过采用透明土模拟天然土体进行模型试验，相较于传统的模型试验，透明土模型试验能够清晰观测土体内部的变形情况，获得更为直观的试验结果；同时，透明土模型试验也能够完整地展示试验过程，增强研究土体的变形过程和破坏机制的能力，从而提升了模型试验的试验意义。
9、进一步，所述冲击成孔系统包括冲击设备、抽浆设备和输浆设备，所述冲击设备、所述抽浆设备和所述输浆设备均固定安装在所述试验底座上，所述冲击设备位于所述可视化模型箱的上方。
10、进一步，所述冲击设备包括冲击器和冲击钻，所述试验底座的顶部两侧固定安装有立柱，两个所述立柱的顶部均固定安装有固定端头，两个所述固定端头之间固定连接有横杆，所述冲击器固定安装在所述横杆的一侧中间，所述冲击钻滑动安装在所述冲击器的内部，所述冲击钻采用透明亚力克材质制成，且所述冲击钻的外壁设有抑制反射涂层。
11、进一步，所述输浆设备包括第一透明管、输浆泵、第一控流阀、第一连接管、第一蓄水箱，所述输浆泵和所述第一蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述输浆泵和所述第一蓄水箱之间固定连通有第一连接管，所述输浆泵上固定连接有第一透明管，所述第一透明管上固定安装有第一控流阀，所述第一透明管用于向透明土中冲击出的桩孔内注入混合浆液。
12、进一步，所述抽浆设备包括第二透明管、抽浆泵、第二控流阀、第二连接管、第二蓄水箱，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱之间固定连通有第二连接管，所述抽浆泵上固定连接有第二透明管，所述第二透明管上固定安装有第二控流阀，所述第二透明管用于从透明土中冲击出的桩孔内抽吸混合浆液。
13、进一步，所述冲击钻包括钻杆和钻齿，所述钻杆滑动安装在所述冲击器的内部，所述钻杆的下端间隔均匀地固定安装有多个钻齿。
14、进一步，所述可视化模型箱的顶部开设有第一透明管凹槽和第二透明管凹槽，所述第一透明管凹槽和所述第二透明管凹槽内均固定安装有橡胶圈，所述第一透明管和所述第二透明管均与相应的所述橡胶圈相触。
15、进一步，所述可视化模型箱的一侧内壁上间隔均匀地设置有刻度线。
16、进一步，所述三维观测系统包括第一伸缩直杆、第二伸缩直杆、工业ccd相机和激光器，所述试验底座上固定安装有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和所述第二轨道平行，且分别正对所述可视化模型箱的相邻两侧，所述第一伸缩直杆与所述第一轨道滑动连接，所述第一伸缩直杆的顶端固定安装有第一球铰，所述工业ccd相机通过第一球铰活动连接在所述第一伸缩直杆上，所述第二伸缩直杆与所述第二轨道滑动连接，所述第二伸缩直杆的顶端固定安装有第二球铰，所述激光器通过所述第二球铰活动连接在所述第二伸缩直杆上。
17、进一步，所述工业ccd相机的拍摄方向和所述激光器的激光方向相互垂直，且沿所述第一轨道或所述第二轨道的移动速度和移动方向均相同。
18、本实施例的有益效果如下：
19、1、通过采用透明土模拟天然土体进行模型试验，相较于传统的模型试验，透明土模型试验能够清晰观测土体内部的变形情况，获得更为直观的试验结果；同时，透明土模型试验也能够完整地展示试验过程，增强研究土体的变形过程和破坏机制的能力，从而提升了模型试验的试验意义；
20、2、通过同步移动的工业ccd相机和激光器进行试验数据的采集，实现以三维形式展现试验结果，并提供透明土体内部的连续变形信息，同时试验数据的准确性得以提高，试验数据也更加全面；
21、3、利用抽浆设备和输浆设备，向桩孔内抽吸混合浆液和注入混合浆液，模拟现实中的冲击成孔施工，并通过冲击器控制了冲击钻的冲击高度，使得每次冲孔时冲击钻距离桩孔底的高度能够保持一致，透明土模型试验因此更加符合实际工程中的冲击成孔施工，从而提高透明土模型试验的可靠性。
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1.一种模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述冲击成孔系统包括冲击设备、抽浆设备和输浆设备，所述冲击设备、所述抽浆设备和所述输浆设备均固定安装在所述试验底座上，所述冲击设备位于所述可视化模型箱的上方。
3.根据权利要求2所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述冲击设备包括冲击器和冲击钻，所述试验底座的顶部两侧固定安装有立柱，两个所述立柱的顶部均固定安装有固定端头，两个所述固定端头之间固定连接有横杆，所述冲击器固定安装在所述横杆的一侧中间，所述冲击钻滑动安装在所述冲击器的内部，所述冲击钻采用透明亚力克材质制成，且所述冲击钻的外壁设有抑制反射涂层。
4.根据权利要求2所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述输浆设备包括第一透明管、输浆泵、第一控流阀、第一连接管、第一蓄水箱，所述输浆泵和所述第一蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述输浆泵和所述第一蓄水箱之间固定连通有第一连接管，所述输浆泵上固定连接有第
5.根据权利要求4所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述抽浆设备包括第二透明管、抽浆泵、第二控流阀、第二连接管、第二蓄水箱，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱之间固定连通有第二连接管，所述抽浆泵上固定连接有第二透明管，所述第二透明管上固定安装有第二控流阀，所述第二透明管用于从透明土中冲击出的桩孔内抽取混合浆液。
6.根据权利要求3所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述冲击钻包括钻杆和钻齿，所述钻杆滑动安装在所述冲击器的内部，所述钻杆的下端间隔均匀地固定安装有多个钻齿。
7.根据权利要求5所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述可视化模型箱的顶部开设有第一透明管凹槽和第二透明管凹槽，所述第一透明管凹槽和所述第二透明管凹槽内均固定安装有橡胶圈，所述第一透明管和所述第二透明管均与相应的所述橡胶圈相触。
8.根据权利要求1所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述可视化模型箱的一侧内壁上间隔均匀地设置有刻度线。
9.根据权利要求1所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述三维观测系统包括第一伸缩直杆、第二伸缩直杆、工业CCD相机和激光器，所述试验底座上固定安装有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和所述第二轨道平行，且分别正对所述可视化模型箱的相邻两侧，所述第一伸缩直杆与所述第一轨道滑动连接，所述第一伸缩直杆的顶端固定安装有第一球铰，所述工业CCD相机通过第一球铰活动连接在所述第一伸缩直杆上，所述第二伸缩直杆与所述第二轨道滑动连接，所述第二伸缩直杆的顶端固定安装有第二球铰，所述激光器通过所述第二球铰活动连接在所述第二伸缩直杆上。
10.根据权利要求9所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述工业CCD相机的拍摄方向和所述激光器的激光方向相互垂直，且沿所述第一轨道或所述第二轨道的移动速度和移动方向均相同。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述冲击成孔系统包括冲击设备、抽浆设备和输浆设备，所述冲击设备、所述抽浆设备和所述输浆设备均固定安装在所述试验底座上，所述冲击设备位于所述可视化模型箱的上方。
3.根据权利要求2所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述冲击设备包括冲击器和冲击钻，所述试验底座的顶部两侧固定安装有立柱，两个所述立柱的顶部均固定安装有固定端头，两个所述固定端头之间固定连接有横杆，所述冲击器固定安装在所述横杆的一侧中间，所述冲击钻滑动安装在所述冲击器的内部，所述冲击钻采用透明亚力克材质制成，且所述冲击钻的外壁设有抑制反射涂层。
4.根据权利要求2所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述输浆设备包括第一透明管、输浆泵、第一控流阀、第一连接管、第一蓄水箱，所述输浆泵和所述第一蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述输浆泵和所述第一蓄水箱之间固定连通有第一连接管，所述输浆泵上固定连接有第一透明管，所述第一透明管上固定安装有第一控流阀，所述第一透明管用于向透明土中冲击出的桩孔内注入混合浆液。
5.根据权利要求4所述的模拟冲击成孔施工的可视化透明土试验装置，其特征在于：所述抽浆设备包括第二透明管、抽浆泵、第二控流阀、第二连接管、第二蓄水箱，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱均固定安装在所述试验底座的顶部，所述抽浆泵和所述第二蓄水箱之间固定连通有第二连接管，所述抽浆泵上固定连接有第二透明管，所述第二透明管上固定安装有第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏，柯文斌，徐长节，丁海滨，万琪伟，方焘，董晶亮，徐建辉，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：
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