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漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可視化漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置及試驗方法，其特征是它包括透明模型槽，透明模型槽內(nèi)設(shè)有漿固碎石水泥土攪拌組合樁、模擬樁周土的透明土；透明模型槽上方設(shè)有安裝在支架上包括鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭的鉆孔機(jī)構(gòu)；透明模型槽外一側(cè)設(shè)有激光源，透明模型槽外的正視面、俯視面設(shè)有可觀察透明模型槽空間的數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；本發(fā)明試驗裝置操作簡便，可重復(fù)性強(qiáng)；配制的透明土與天然土土體性質(zhì)的相似性好；試驗方法可以可視化觀測與測量不同樁周土體特性、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁—土相互作用機(jī)理，可用來探索指導(dǎo)水泥土攪拌樁的設(shè)計與施工。
【專利說明】漿固碎石水泥土攪拌組合粧模型試驗裝置及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑樁基礎(chǔ)的模型試驗，具體地說是一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置及試驗方法，特別是涉及一種可視化漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置及試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]樁一土接觸面的性質(zhì)，直接影響樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮，樁側(cè)摩阻力的大小也是直接影響軟土地基中基樁承載力的決定性因素。水泥土攪拌樁由于其樁一土接觸面好、施工便捷等技術(shù)優(yōu)勢，在工程界得到廣泛應(yīng)用；但是，水泥土攪拌樁整體承載力相對較低影響了其在很多方面的應(yīng)用。因此，如何提高水泥土攪拌樁的整體承載力，成為工程界廣泛關(guān)注的熱點問題之一。
[0003]在巖土工程方面的模型試驗中，研究土體內(nèi)部變形規(guī)律和機(jī)理，對探索巖土工程問題本質(zhì)具有重要意義。傳統(tǒng)的土體變形測量方法是在土體內(nèi)部埋設(shè)一系列傳感器，得到某些離散點的位移，但是傳感器容易受外界環(huán)境擾動的影響，測量結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，同時不能給出土體內(nèi)部連續(xù)變形的整個位移場?，F(xiàn)代數(shù)字圖像技術(shù)也只局限于測量土體的宏觀或邊界變形，不能實現(xiàn)對土體內(nèi)部變形的可視化。利用X-射線、Y-射線、計算機(jī)層析掃描(CAT掃描)及磁共振成像技術(shù)(MRI)雖然可以用來測量土體內(nèi)部的連續(xù)變形，但昂貴的費用限制了這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
[0004]全氟環(huán)狀聚合物，英文名為Cytop，產(chǎn)品形狀不規(guī)則，由日本旭硝子公司(網(wǎng)址http://www.agcce.eu.com/Cytop.asp)研發(fā)和生產(chǎn),其折射率為1.34,透光率為95 % ,容重為2.03g/ cm 3，吸水性< 0.01 %，線膨脹系數(shù)7.4X 10?5 cm / cm /°C。主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中的保護(hù)膜涂料，通訊光纖等方面。
[0005]冰晶石(Cryolite)是一種礦物，化學(xué)名為六氟鋁酸鈉(Na3AlF6),單斜晶系，柱狀晶體或塊狀體，無氣味，易吸水受潮，熔點1009°C，摩氏硬度2.5，密度2.97 g /cm3?3.0g/cm3，折射率1.338?1.339，雙折射率0.001，正光性，色散值0.024，玻璃光澤至油脂光澤，透明，無色、白色、褐色或紅色，產(chǎn)于侵入片麻巖的花崗巖及偉晶巖脈中，主要產(chǎn)地為格陵蘭，可用氫氟酸法、氟硅酸法、碳酸化法等方法人工合成。主要用作鋁電解的助熔劑；也用作研磨產(chǎn)品的耐磨添加劑，可以有效提高砂輪耐磨，切，削力，延長砂輪使用壽命和存儲時間；鐵合金及沸騰鋼的熔劑，有色金屬熔劑，鑄造的脫氧劑，鏈烯烴聚合催化劑，以及用于玻璃抗反射涂層，搪瓷的乳化劑，玻璃的乳白劑，焊材的助熔劑陶瓷業(yè)的填充劑，農(nóng)藥的殺蟲劑等行業(yè)企業(yè)。
[0006]氟化鈣，化學(xué)式為CaF2，俗稱螢石或氟石，透明度高，無色結(jié)晶或白色粉末，難溶于水，微溶于無機(jī)酸，熔點1402°C，沸點2497°C，折射率為1.434，密度3.18g/cm3。可用碳酸鈣或氫氧化鈣用氫氟酸溶解，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉淀，經(jīng)精制可得。實驗室一般用碳酸鈣與氫氟酸作用或用濃鹽酸和氫氟酸反復(fù)處理螢石粉來制備氟化鈣。主要用于冶金、化工和建材三大行業(yè)，其次用于輕工、光學(xué)、雕刻和國防工業(yè)。
[0007]由于全氟環(huán)狀聚合物顆粒、冰晶石顆粒、氟化鈣顆粒具有高透明度，高透光率、低折射率等特點，且其顆粒物理力學(xué)性質(zhì)與天然土顆粒的物理力學(xué)性質(zhì)相似，因此，可以在配制透明土中用作透明固體材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種可視化漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置及試驗方法，以可視化觀測與測量不同樁周土體特性、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理。
[0009]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，它包括透明模型槽，透明模型槽內(nèi)設(shè)有漿固碎石水泥土攪拌組合樁、模擬樁周土的透明土 ；透明模型槽上方設(shè)有安裝在支架上包括鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭的鉆孔機(jī)構(gòu)；透明模型槽外一側(cè)設(shè)有激光源，透明模型槽外的正視面、俯視面設(shè)有可觀察透明模型槽空間的數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；激光照射透明模型槽形成透明模型槽的豎向面或水平面的激光切面，由數(shù)碼相機(jī)記錄樁周土體散斑場變化及連續(xù)變形特征，分析不同樁周土體、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
[0010]本發(fā)明所述的透明模型槽由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿、鉆頭由透明鋼化玻璃制成。 [0011]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑
0.25IM~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~50MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0012]本發(fā)明所述的全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25111111<粒徑<0.5111111的為10 %~50 % , 0.5mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5mm的為10 %~50 % , 1.5mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計,合計為100 %。
[0013]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95%，吸水性< 0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角19。~22°，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0014]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由冰晶石與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述冰晶石為粒徑0.25 IM~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~71MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0015]本發(fā)明所述的冰晶石顆粒0.25mm<粒徑<0.5 mm的為10 %~50 %，0.5mm<粒徑
<1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0016]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由冰晶石與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述冰晶石為粒徑< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97 g/ cm 3~3.0g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度20kN/m3~26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角22°~26°，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0017]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由氟化鈣與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述氟化鈣為粒徑0.25 IM~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34。~35。，彈性模量12MPa~7IMPa,泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0018]本發(fā)明所述的氟化鈣顆粒0.25mm<粒徑<0.5mm的為10 %~50 %，0.5mm<粒徑
<1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0mm的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 % ；
當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由氟化鈣與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述氟化鈣為粒徑< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度20kN/m3~26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力I kPa~3kPa，內(nèi)摩擦角22。~26。，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液或正12烷與甘油的混合物中的一種。
[0019]一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據(jù)試驗要求分別制作透明模型槽、模擬樁周土的透明土 ；所述的透明模型槽由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿、鉆頭由透明鋼化玻璃制成；
⑵安裝:在支架上安裝好鉆孔機(jī)構(gòu)，透明模型槽外一側(cè)安裝好激光源，在透明模型槽外的正視面、俯視面分別安裝數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；打開激光源，檢查其在透明土體內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，打開數(shù)碼相機(jī)，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面；
⑶試驗:按照試驗設(shè)計要求，振動沉管至設(shè)計深度后，往沉管內(nèi)填筑透明碎石填料，振動上拔沉管，完成碎石樁的施工；激光照射透明模型槽形成切面，由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律；
然后，在碎石樁的中心位置由鉆孔機(jī)構(gòu)鉆孔至設(shè)計深度，由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律；
接著，按照設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)上拔鉆頭，并通過鉆頭上的注漿孔進(jìn)行注漿施工至鉆頭完全拔出地表面，完成漿固碎石水泥土攪拌組合樁的施工；由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律；
⑷重復(fù)過程⑴~過程⑶，可通過處理裝置分析不同樁周土體特性、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
[0020]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑為0.25 IM~2.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
本發(fā)明所述全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm^粒徑< 1.0 mm的為 10 % ~50 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 10 % ~50 % , 1.5 mm;^粒徑^ 2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0021]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.538/0113~2.(^/0113，重度151^/1113~201^/1113，密實度20 % ~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~50MPa,泊松比0.2~0.45。
[0022]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入 孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物顆粒，模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角19°~22°，彈性模量5MPa ~9MPa,泊松比 0.20 ~0.35。
[0023]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑0.25 mm~2.0 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述冰晶石折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與冰晶石的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
所述的冰晶石顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 % ；
所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定冰晶石顆粒和孔隙液體的用量，先將冰晶石顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在容器中，并將冰晶石顆粒緩慢、均勻、分散地倒入容器中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持冰晶石顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除冰晶石顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出冰晶石顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.98 g/cm3~2.5g/cm3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~7IMPa,泊松比0.2~0.45。
[0024]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述冰晶石折射率1.338~1.339，密度2.97 g / cm 3~3.0 g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與冰晶石的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定冰晶石顆粒和孔隙液體的用量，先將冰晶石顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，并將冰晶石顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持冰晶石顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除冰晶石顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出冰晶石顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度20kN/m3~26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角22。~26。，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35。
[0025]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述氟化鈣折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與氟化鈣的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液中的一種；
所述的氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 % ；
所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣顆粒和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在容器中，并將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入容器中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體 ，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.98 g/ cm3~2.5g/ cm3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~7IMPa,泊松比0.2~0.45。
[0026]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述氟化鈣折射率1.434，透光率95 %，容重3.18g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與氟化鈣的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液或正12烷與甘油的混合物中的一種；
所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣顆粒和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在容器中，并將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入容器中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度
1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度20kN/m3~26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力I kPa~3kPa，內(nèi)摩擦角22。~26。，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35。
[0027]本發(fā)明在過程⑶中，所述的透明碎石填料為粒徑4.5 mm~5.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性< 0.01%。[0028]本發(fā)明在過程⑶中，所述的透明碎石填料為粒徑4.5 mm~5.0 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97 g / cm 3~3.0g/ cm 3。
[0029]本發(fā)明在過程⑶中，所述的透明碎石填料為粒徑4.5 mm~5.0 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3。
[0030]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，試驗裝置操作簡便，易于實現(xiàn)，可重復(fù)性強(qiáng)；可用來模擬復(fù)雜 的地質(zhì)條件，提高人們對巖土工程問題本質(zhì)的認(rèn)識，特別是對于探索水泥土攪拌樁樁一土相互作用的本質(zhì)，指導(dǎo)水泥土攪拌樁的設(shè)計與施工具有
重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]實施例1:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
由圖1可知，一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，它包括透明模型槽1，透明模型槽I內(nèi)設(shè)有漿固碎石水泥土攪拌組合樁、模擬樁周土 2的透明土 ；透明模型槽I上方設(shè)有安裝在支架12上包括鉆機(jī)7、鉆桿5、鉆頭6的鉆孔機(jī)構(gòu)；透明模型槽I外一側(cè)設(shè)有激光源，透明模型槽I外的正視面、俯視面設(shè)有可觀察透明模型槽I空間的數(shù)碼相機(jī)10，數(shù)碼相機(jī)10通過數(shù)據(jù)線與處理裝置11聯(lián)接；激光照射透明模型槽I形成透明模型槽I的豎向面或水平面的激光切面，由數(shù)碼相機(jī)10記錄樁周土體散斑場變化及連續(xù)變形特征，分析不同樁周土體、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
[0034]本發(fā)明所述的透明模型槽I由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿5、鉆頭6由透明鋼化玻璃制成。
[0035]所述激光源包括激光器8、線性轉(zhuǎn)化器9，激光器8為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50mff~500mW (本實施例為500mW);所述的線性轉(zhuǎn)換器9可以將點光源轉(zhuǎn)化為線性光源，且線性轉(zhuǎn)化器9轉(zhuǎn)化成的線性光源可以旋轉(zhuǎn)方向；
本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)10為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w~500w (本實施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8 ~ IOs (本實施例為10μ8)ο
[0036]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑
0.25 mm~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~50MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0037]本發(fā)明所述的全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計,合計為100 %。
[0038]本實施例選擇全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 20 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.34)，使其與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致。
[0039]一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據(jù)試驗要求分別制作透明模型槽1、模擬樁周土 2的透明土 ；所述的透明模型槽I由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿5、鉆頭6由透明鋼化玻璃制成；
⑵安裝:在支架12上安裝好鉆孔機(jī)構(gòu)，透明模型槽I外一側(cè)安裝好激光源，在透明模型槽I外的正視面、俯視面分別安裝數(shù)碼相機(jī)10，數(shù)碼相機(jī)10通過數(shù)據(jù)線與處理裝置11聯(lián)接；打開激光源，檢查其在透明土體內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，打開數(shù)碼相機(jī)10，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)10鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面； 所述激光源包括激光器8、線性轉(zhuǎn)化器9，激光器8為內(nèi)腔式氦氖激光器，功率為50mff~500mW (本實施例為500mW);所述的線性轉(zhuǎn)換器9可以將點光源轉(zhuǎn)化為線性光源，且線性轉(zhuǎn)化器9轉(zhuǎn)化成的線性光源可以旋轉(zhuǎn)方向；
本發(fā)明所述數(shù)碼相機(jī)10為高清高速數(shù)碼相機(jī)，其分辨率為50 w~500w (本實施例為500w)，幀曝光，幀數(shù)25，曝光時間10μ8 ~ IOs (本實施例為10μ8)ο
[0040]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
本發(fā)明所述全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm^粒徑< 1.0 mm的為 10 % ~50 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 10 % ~50 % , 1.5 mm;^粒徑^ 2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0041]本實施例選擇全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為30 %，0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 20 %，
以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.34)，使其與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致。
[0042]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對全氟環(huán)狀聚合物顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，控制試樣的密實度為30 % ;然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.538/0113~2.(^/0113，重度151^/1113~201^/1113，密實度20 % ~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~50MPa,泊松比0.2~0.45。
[0043]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.53g/ cm3，重度15kN/m3，密實度30 % ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°，彈性模量8 MPa,泊松比0.4。
[0044]⑶試驗:按照試驗設(shè)計要求，振動沉管4至設(shè)計深度后，往沉管4內(nèi)填筑透明碎石填料3，振動上拔沉管4，完成碎石樁的施工；激光照射透明模型槽I形成切面，由數(shù)碼相機(jī)10記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律；
在過程⑶中，所述的透明碎石填料3為粒徑4.5 IM~5.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/cm3，透光率95 %，吸水性<0.01 %。
[0045]然后，在碎石樁的中心位置由鉆孔機(jī)構(gòu)鉆孔至設(shè)計深度，由數(shù)碼相機(jī)10記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律； 接著，按照設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)上拔鉆頭6，并通過鉆頭6上的注漿孔進(jìn)行注漿施工至鉆頭6完全拔出地表面，完成漿固碎石水泥土攪拌組合樁的施工；由數(shù)碼相機(jī)10記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律；
所述激光器8和線性轉(zhuǎn)化器9可在透明模型槽I的任意位置形成透明模型槽I的豎向面或水平面的激光切面。
[0046]當(dāng)激光照射透明模型槽I形成透明模型槽I的豎向面的激光切面時，由安裝在透明模型槽I正視面的數(shù)碼相機(jī)10記錄；當(dāng)激光照射透明模型槽I形成透明模型槽I的水平面的激光切面時，由安裝在透明模型槽I俯視面的數(shù)碼相機(jī)10記錄。
[0047]試驗中，利用PIV技術(shù)(Particle Image Velocimetry粒子圖像測速法)結(jié)合圖像處理軟件PIVview2C對數(shù)碼相機(jī)6采集的圖片資料進(jìn)行處理。
[0048]⑷重復(fù)過程⑴~過程⑶，可通過處理裝置11分析不同樁周土體特性、鉆頭6旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
[0049]本發(fā)明當(dāng)不填筑碎石材料時，為常規(guī)攪拌樁可視化模型試驗過程；當(dāng)采用雙向鉆頭形式時，可以可視化模擬雙向攪拌樁模型試驗過程。
[0050]實施例2:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
在過程⑴中，選擇全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 粒徑< 0.5 mm的為10 % , 0.5 粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 30 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 30 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為氯化鈉溶液，其濃度為5 % ；混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.65g/ cm 3，重度17kN/m3，密實度40 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角31。，彈性模量20MPa,泊松比0.25。
[0051]余同實施例1。
[0052]實施例3:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
在過程⑴中，選擇全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 粒徑< 0.5 mm的為10 % , 0.5 粒徑< 1.0 mm的為 40 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 35 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 15 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為酒精溶液，其濃度為15 % ；混配時，控制試樣其密實度為40 %。
[0053]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.83 g/ cm 3，重度17.5kN/m3,密實度40% ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角31°，彈性模量15MPa，泊松比0.32。
[0054]余同實施例1。
[0055]實施例4:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角19°~22。，彈性模量5MPa~9MPa，泊松比0.20~0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0056]本實施例選擇粒徑< 0.074 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.34)，使其與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致。
[0057]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；本實施例選擇粒徑< 0.074 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.34)，使其與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致。
[0058]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對全氟環(huán)狀聚合物顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，控制試樣的密實度為30 % ;然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物顆粒，模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角19°~22°，彈性模量5MPa ~9MPa,泊松比 0.20 ~0.35。
[0059]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.73 g/ cm 3，重度17kN/m3，固結(jié)度OCR值2.0 ;力學(xué)特性為:凝聚力3kPa，內(nèi)摩擦角20。，彈性模量9MPa，泊松比0.35。
[0060] 余同實施例1。
[0061]實施例5:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
在過程⑴中，所述孔隙液體為氯化鈉溶液，其濃度為5 % ；
混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.83g/cm3，重度18kN/m3，固結(jié)度OCR值1.0 ;力學(xué)特性為:凝聚力2kPa，內(nèi)摩擦角19。，彈性模量6MPa，泊松比0.35。
[0062]余同實施例1、4。
[0063]實施例6:(透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物)
在過程⑴中，所述孔隙液體為溴化鈣溶液，其濃度為3 % ；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.0g/ cm 3，重度20kN/m3，固結(jié)度OCR值2 ;力學(xué)特性為:凝聚力3kPa，內(nèi)摩擦角22。，彈性模量9MPa，泊松比0.25。
[0064]余同實施例1、4。
[0065]實施例7:(透明固體材料為冰晶石)
當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由冰晶石與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述冰晶石為粒徑0.25 mm~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~71MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0066]本發(fā)明所述的冰晶石顆粒0.25mm;^粒徑<0.5 mm的為10 %~50 % ,0.5mm;^粒徑
<1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0067]本實施例選擇密度2.97g/ cm 3、折射率1.338的冰晶石顆粒，0.25 mm<粒徑< 0.5mm的為 30 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm^粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液,所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為3.5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.338)，使其與冰晶石的折射率一致。
[0068]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑0.25 mm~2.0 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述冰晶石折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與冰晶石的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
所述的冰晶石顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 % ；本實施例選擇密度2.97g/ cm 3、折射率1.338的冰晶石顆粒，0.25 粒徑< 0.5 mm的為 30 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為3.5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.338)，使其與冰晶石的折射率一致。
[0069]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定冰晶石顆粒和孔隙液體的用量，先將冰晶石顆粒分層填入透明模型槽I中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對冰晶石顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，控制試樣的密實度為50 % ;然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除冰晶石顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出冰晶石顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.98 g/cm3~2.5g/cm3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~7IMPa,泊松比0.2~0.45。
[0070]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm3，重度19kN/m3，密實度50 % ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34。，彈性模量20MPa,泊松比0.4。
[0071]在過程⑶中，所述的透明碎石填料3為粒徑4.5 mm~5.0 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1 .338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3。
[0072]余同實施例1。
[0073]實施例8:(透明固體材料為冰晶石)
在過程⑴中，選擇密度3.0g/cm3、折射率1.339的冰晶石顆粒，0.25mm<粒徑< 0.5 mm的為 10 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 35 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為 35 %，1.5 mm^粒徑< 2.0 mm的為20 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為氯化鈉溶液，調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為4.2 %)，利用阿貝折射儀測定氯化鈉溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.339)，使其與冰晶石的折射率一致。
[0074]混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將冰晶石顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持冰晶石顆粒始終在孔隙液體液面以下；
余同實施例1、7。
[0075]實施例9:(透明固體材料為冰晶石)
在過程⑴中，選擇密度3.0g/cm3、折射率1.338的冰晶石顆粒，0.25mm<粒徑< 0.5 mm的為 25 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 25 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為 25 %，1.5 mm^粒徑< 2.0 mm的為25 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為酒精溶液，其濃度為12 % ；
混配時，控制試樣其密實度為60 %。
[0076]本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.3g/ cm 3，重度23kN/m3，密實度60 % ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角35。，彈性模量45MPa，泊松比0.35。
[0077]余同實施例1、7。
[0078]實施例10:(透明固體材料為冰晶石) 當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由冰晶石與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述冰晶石為粒徑< 0.074 IM的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338?1.339，密度2.97 g/ cm 3?3.0g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/ cm 3?2.5g/ cm 3，重度20kN/m3?26kN/m3，固結(jié)度OCR值
0.8?3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa?3kPa，內(nèi)摩擦角22。?26。，彈性模量5MPa?9MPa，泊松比0.20?0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0079]本實施例選擇密度2.97g/ cm 3、折射率1.338、粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為3.5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.338)，使其與冰晶石的折射率一致。
[0080]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述冰晶石折射率1.338?1.339，密度2.97 g / cm 3?3.0 g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與冰晶石的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種；
本實施例選擇密度2.97g/ cm 3、折射率1.338、粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為3.5 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.338)，使其與冰晶石的折射率一致。
[0081]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定冰晶石顆粒和孔隙液體的用量，先將冰晶石顆粒分層填入透明模型槽I中，并分3?4次擊實；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對冰晶石顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，以控制試樣的密度；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除冰晶石顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出冰晶石顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度
1.98g/ cm 3?2.5g/ cm 3，重度20kN/m3?26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa?3kPa，內(nèi)摩擦角22。?26。，彈性模量5MPa?9MPa，泊松比0.20?0.35。
[0082]本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.0g/ Cm 3，重度21kN/m3，固結(jié)度OCR值
0.8 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa,內(nèi)摩擦角23。，彈性模量5MPa，泊松比0.30。
[0083]在過程⑶中，所述的透明碎石填料3為粒徑4.5 mm?5.0 mm的冰晶石顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.338?1.339，密度2.97g/ cm 3?3.0g/ cm 3。
[0084]余同實施例1。
[0085]實施例11:(透明固體材料為冰晶石)
在過程⑴中，選擇密度3.0g/ cm 3、折射率1.338、粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒；所述孔隙液體為氯化鈉溶液，其濃度為4.1 % ;混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將冰晶石顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持冰晶石顆粒始終在孔隙液體液面以下；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.3g/cm3，重度24kN/m3，固結(jié)度OCR值1.5 ；力學(xué)特性為:凝聚力3kPa，內(nèi)摩擦角23。，彈性模量8MPa，泊松比0.25。
[0086]余同實施例1、10。
[0087]實施例12:(透明固體材料為冰晶石)
在過程⑴中，選擇密度3.0g/ cm 3、折射率1.338、粒徑< 0.074 mm的冰晶石顆粒；所述孔隙液體為溴化鈣溶液，其濃度為I % ;
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.3g/ cm 3，重度26kN/m3，固結(jié)度OCR值2 ;力學(xué)特性為:凝聚力3kPa，內(nèi)摩擦角6。，彈性模量9MPa，泊松比0.25。
[0088]余同實施例1、10。
[0089]實施例13:(透明固體材料為氟化鈣)
當(dāng)需制得模擬飽和砂土 的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由氟化鈣與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述氟化鈣為粒徑0.25 mm~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度1.98g/cm3~2.5g/cm3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~71MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液中的一種。
[0090]本發(fā)明所述的氟化鈣顆粒0.25mm<粒徑<0.5 mm的為10 %~50 %，0.5mm<粒徑
<1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0mm的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 % ；
本實施例選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 % , 0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為20 %，1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為20 %，1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為30 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為56 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.434)，使其與氟化鈣的折射率一致。
[0091]當(dāng)需制得模擬飽和砂土的透明土?xí)r，本發(fā)明在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空步驟:
所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述氟化鈣折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與氟化鈣的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液中的一種；
所述的氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 % ；
本實施例選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 % , 0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為20 %，1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為20 %，1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為30 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為56 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.434)，使其與氟化鈣的折射率一致。
[0092]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣顆粒和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽I中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對氟化鈣顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，控制試樣的密實度為30 % ;然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.98 g/ cm3~2.5g/ cm3，重度19kN/m3~25kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°~35°，彈性模量12MPa~7IMPa,泊松比0.2~0.45。
[0093]本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.lg/ Cm 3，重度21kN/m3，密實度30 % ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34°，彈性模量17MPa，泊松比0.35。
[0094]在過程⑶中，所述的透明碎石填料3為粒徑4.5 mm~5.0 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3。
[0095]余同實施例1。
[0096]實施例14:(透明固體材料為氟化鈣)
在過程⑴中，選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為20 % , 0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為30 % , 1.0 mm;≤粒徑< 1.5 mm的為30 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為20 % ,以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為氯化鈉溶液，其濃度為54 % ；
混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.0g/ cm 3，重度20kN/m3，密實度40 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角34。，彈性模量20MPa,泊松比0.4。
[0097]余同實施例1、13。
[0098]實施例15:(透明固體材料為氟化鈣)
在過程⑴中，選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 % , 0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為40 % , 1.0 mm;≤粒徑< 1.5 mm的為35 % , 1.5 mm;≤粒徑≤2.0 mm的為15 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；所述孔隙液體為溴化鈣溶液，其濃度為45 % ；
混配時，控制試樣其密實度為50 %。
[0099]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.53g/ cm3，重度15kN/m3，密實度50 % ；力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角35。，彈性模量25MPa，泊松比0.3。
[0100]余同實施例1、13。
[0101]實施例16:(透明固體材料為氟化鈣)
當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，本發(fā)明所述透明土它由氟化鈣與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述氟化鈣為粒徑≤ 0.074 IM的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述透明土的物理特性為:密度
1.98g/ cm 3~2.5g/ cm 3，重度20kN/m3~26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力I kPa?3kPa，內(nèi)摩擦角22。?26。，彈性模量5MPa?9MPa，泊松比0.20?0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液或正12烷與甘油的混合物中的一種。
[0102]本實施例選擇粒徑< 0.074 mm的氟化鈣顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為56 %)，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.434)，使其與氟化鈣的折射率一致。
[0103]當(dāng)需制得模擬飽和黏土的透明土?xí)r，在過程⑴中，所述制作模擬樁周土 2的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟:
所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述氟化鈣折射率1.434，透光率95 %，容重3.18g/ cm 3 ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與氟化鈣的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或溴化鈣溶液或正12烷與甘油的混合物中的一種；
本實施例選擇粒徑< 0.074mm的氟化鈣顆粒；孔隙液體為糖溶液，所述的糖為蔗糖。調(diào)制溶液濃度(本實施例濃度為56 % )，利用阿貝折射儀測定蔗糖溶液在試驗溫度(本實施例為20°C)下的折射率(本實施例為1.434)，使其與氟化鈣的折射率一致。
[0104]所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣顆粒和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽I中，并分3?4次擊實；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量后，對氟化鈣顆粒進(jìn)行預(yù)壓；分3次擊實，以控制試樣的密度；然后在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體；
所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度
1.98g/ cm 3?2.5g/ cm 3，重度20kN/m3?26kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8?3 ;力學(xué)特性為:凝聚力I kPa?3kPa，內(nèi)摩擦角22。?26。，彈性模量5MPa?9MPa，泊松比0.20?0.35。
[0105]本實施例所制透明土的物理特性為:密度1.98g/cm3，重度20kN/m3，固結(jié)度OCR值
0.8 ;力學(xué)特性為:凝聚力I kPa，內(nèi)摩擦角22°，彈性模量5MPa，泊松比0.35。
[0106]在過程⑶中，所述的透明碎石填料3為粒徑4.5 mm?5.0 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3。
[0107]余同實施例1。
[0108]實施例17:(透明固體材料為氟化鈣)
在過程⑴中，所述孔隙液體為氯化鈉溶液，其濃度為54 % ；
混配時，先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，并將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.3g/cm3，重度23kN/m3，固結(jié)度OCR值1.5 ；力學(xué)特性為:凝聚力2 kPa，內(nèi)摩擦角23。，彈性模量8MPa，泊松比0.30。
[0109]余同實施例1、16。
[0110]實施例18:(透明固體材料為氟化鈣)
在過程⑴中，所述孔隙液體為溴化鈣溶液，其濃度為45 % ；本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.18/0113，重度211^/1113，固結(jié)度00?值1.0;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa,內(nèi)摩擦角22。，彈性模量6MPa，泊松比0.30。
[0111]余同實施例1、16。
[0112]實施例19:(透明固體材料為氟化鈣)
在過程⑴中，所述孔隙液體為正12烷(折射率為1.421)與甘油(折射率為1.473)的混合物，通過調(diào)整正12烷與甘油的的質(zhì)量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致；本實施例正12烷與甘油的的質(zhì)量比為1:3 ；
本實施例所制透明土的物理特性為:密度2.3g/cm3，重度23kN/m3，固結(jié)度OCR值1.5 ；力學(xué)特性為:凝聚力3kPa，內(nèi)摩擦角26。，彈性模量8MPa，泊松比0.35。
[0113]余同實施例1、16。
【權(quán)利要求】
1.一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，其特征是它包括透明模型槽，透明模型槽內(nèi)設(shè)有漿固碎石水泥土攪拌組合樁、模擬樁周土的透明土；透明模型槽上方設(shè)有安裝在支架上包括鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭的鉆孔機(jī)構(gòu)；透明模型槽外一側(cè)設(shè)有激光源，透明模型槽外的正視面、俯視面設(shè)有可觀察透明模型槽空間的數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；激光照射透明模型槽形成透明模型槽的豎向面或水平面的激光切面，由數(shù)碼相機(jī)記錄樁周土體散斑場變化及連續(xù)變形特征，分析不同樁周土體、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，其特征是所述的透明模型槽由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿、鉆頭由透明鋼化玻璃制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，其特征是所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑0.25 mm~2.0 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/cm3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.53 g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度15kN/m3~20kN/m3，密實度20 %~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30°~31°，彈性模量8MPa~50MPa，泊松比0.2~0.45 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，其特征是所述的全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≥粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≥粒徑≥2.0 mm的為10%~50 %，以重量計，合計為100 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗裝置，其特征是所述透明土它由全氟環(huán)狀聚合物與相同折射率的無色孔隙液體經(jīng)備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟配制而成，所述全氟環(huán)狀聚合物為粒徑< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/cm3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;所述透明土的物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa,內(nèi)摩擦角19。~22。，彈性模量5MPa~9MPa,泊松比0.20~0.35 ;所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種。
6.一種漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，其特征是它包括以下過程: ⑴建模:根據(jù)試驗要求分別制作透明模型槽、模擬樁周土的透明土 ；所述的透明模型槽由透明有機(jī)玻璃制成，所述的鉆桿、鉆頭由透明鋼化玻璃制成； ⑵安裝:在支架上安裝好鉆孔機(jī)構(gòu)，透明模型槽外一側(cè)安裝好激光源，在透明模型槽外的正視面、俯視面分別安裝數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)通過數(shù)據(jù)線與處理裝置聯(lián)接；打開激光源，檢查其在透明土體內(nèi)部形成的顆粒切面明亮度，調(diào)整激光角度，使切面垂直入射，打開數(shù)碼相機(jī)，調(diào)整數(shù)碼相機(jī)鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面； ⑶試驗:按照試驗設(shè)計要求，振動沉管至設(shè)計深度后，往沉管內(nèi)填筑透明碎石填料，振動上拔沉管，完成碎石樁的施工；激光照射透明模型槽形成切面，由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律； 然后，在碎石樁的中心位置由鉆孔機(jī)構(gòu)鉆孔至設(shè)計深度，由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律； 接著，按照設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)上拔鉆頭，并通過鉆頭上的注漿孔進(jìn)行注漿施工至鉆頭完全拔出地表面，完成漿固碎石水泥土攪拌組合樁的施工；由數(shù)碼相機(jī)記錄土體內(nèi)部位移規(guī)律； ⑷重復(fù)過程⑴~過程⑶，可通過處理裝置分析不同樁周土體特性、鉆頭旋轉(zhuǎn)半徑、組合樁樁徑和樁長情況下的漿固碎石水泥土攪拌組合樁的樁一土相互作用機(jī)理，完成整體漿固碎石水泥土攪拌組合樁的模型試驗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，其特征是在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空步驟: 所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種； 所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體； 或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下 所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體，制得模擬飽和砂土的透明土，其物理特性為:密度1.538/0113~2.(^/0113，重度151^/1113~201^/1113，密實度20 % ~80 % ;力學(xué)特性為:內(nèi)摩擦角30。~31。，彈性模量8MPa~50MPa,泊松比0.2~0.45。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，其特征是所述全氟環(huán)狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，其特征是在過程⑴中，所述制作模擬樁周土的透明土包括備料、混配、抽真空、固結(jié)步驟: 所述備料為選擇粒徑< 0.074 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，清洗雜質(zhì)并烘干，所述全氟環(huán)狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性<0.01 % ;選擇無色孔隙液體，調(diào)節(jié)溶液濃度，使孔隙液體的折射率與全氟環(huán)狀聚合物的折射率一致；所述的孔隙液體為糖溶液或氯化鈉溶液或酒精溶液或溴化鈣溶液中的一種； 所述混配為根據(jù)試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環(huán)狀聚合物顆粒和孔隙液體的用量，先將全氟環(huán)狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，并分3~4次擊實；然后在透明模型槽中注入孔隙液體； 或者先將調(diào)配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，并將全氟環(huán)狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，并保持全氟環(huán)狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下； 所述 抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環(huán)狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環(huán)狀聚合物顆粒的孔隙液體； 所述固結(jié)為在固結(jié)儀中進(jìn)行固結(jié)，制得透明固體材料為全氟環(huán)狀聚合物顆粒，模擬飽和黏土的透明土，其物理特性為:密度1.63g/ cm 3~2.0g/ cm 3，重度16kN/m3~20kN/m3，固結(jié)度OCR值0.8~3 ;力學(xué)特性為:凝聚力IkPa~3kPa，內(nèi)摩擦角19°~22°，彈性模量5MPa ~9MPa,泊松比 0.20 ~0.35。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的漿固碎石水泥土攪拌組合樁模型試驗方法，其特征是在過程⑶中，所述的透明碎石填料為粒徑4.5 mm~5.0 mm的全氟環(huán)狀聚合物顆粒，其顆粒為不規(guī)則形狀，折射率1.34，密度2.03g/cm3，透光率95 %，吸水性<0.01 %。
【文檔編號】G01B11/00GK103940981SQ201410177577
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】孔綱強(qiáng), 曹兆虎 申請人:湖南城市學(xué)院