一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法，包括长方体试验盒，所述长方体试验盒的顶部固定有顶盖，所述长方体试验盒的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶，所述活动板的侧壁上安装有视窗，所述视窗和预制桩的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头；在试验时，所述长方体试验盒内部设置有预制桩，并在长方体试验盒的内部填充铺设有多层珊瑚砂层，并在珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。

【技术实现步骤摘要】
一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法
本专利技术涉及沉桩施工过程中桩周珊瑚砂破碎试验
，主要涉及一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法。
技术介绍
随着国防建设需要，海洋油气、渔业、旅游等资源的开发利用，珊瑚岛礁建设的项目数量日益增多，规模日益扩大，在珊瑚砂里打桩的需求也越来越多。沉桩作为一种在陆地上适用性非常广泛加固基础的办法，在岛礁建设中却面临着巨大困难。珊瑚礁地基的主要成分有珊瑚砂、礁灰岩、钙质土、珊瑚碎屑土，其中珊瑚砂（亦称钙质砂）具有颗粒松散、孔隙率高、表观摩擦角大、易破碎、土工性质离散性强等特点，使得其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有较明显的差异。因此，深入研究计算打桩过程中珊瑚砂破碎变形的情况尤为重要，对珊瑚岛礁的工程设计和施工，加强国防建设等方面具有重大的意义。
技术实现思路
针对现有工程中存在如何在砂石中打好稳定地基的等问题，提出一种侧向刚度可调节的沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置及方法，该装置可通过观测不同侧限压力下，打桩过程中珊瑚砂的破碎和位移的具体情况，模拟在实际情况下在砂石中打桩，砂石的受力情况和破损情况，进而根据数据研究得出怎样打好稳定地基的问题的结论。对在砂石中、珊瑚上打好稳定地基，对珊瑚岛礁的工程设计和施工，加强国防建设等方面具有重大的意义。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，它包括三种不同的结构形式，其中第一种结构形式包括长方体试验盒，所述长方体试验盒的顶部固定有顶盖，所述长方体试验盒的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶，所述活动板的侧壁上安装有视窗，所述视窗和预制桩的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头；在试验时，所述长方体试验盒内部设置有预制桩，并在长方体试验盒的内部填充铺设有多层珊瑚砂层，并在珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。所述活动板与长方体试验盒上的滑槽相配合。所述活动板的内侧壁上固定安装有充填垫，所述充填垫是由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成。所述珊瑚砂层共有多层，并采用层铺的方式填充在长方体试验盒内部，每层所述珊瑚砂层采用不同的颜色。所述顶盖采用双面胶固定安装在长方体试验盒的顶部，在顶盖的中心部位预留有用于穿过预制桩的中心孔。第二种结构形式包括空心圆柱体，所述空心圆柱体的内壁上安装有充填垫，所述空心圆柱体的顶部固定安装有顶盖，所述空心圆柱体的内部设置有预制桩，在空心圆柱体的侧壁上设置有多个等间距布置的视窗，所述空心圆柱体的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层，所述珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片，所述视窗和预制桩上等间距设置有多个摄像头。第三种结构形式包括扇形圆柱桶，所述扇形圆柱桶的顶部固定安装有与之配合的顶盖，所述扇形圆柱桶的内部设置有切割成扇形的预制桩，所述扇形圆柱桶的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层，所述珊瑚砂层的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片。所述沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置的试验方法，包括以下步骤：Step1.1：准备材料：准备用PC材质制作的没有盖子且具有滑槽且对立两个面可以滑动的长方体试验盒、由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成的充填垫、留有中心孔的顶盖、摄像头、预制桩、千斤顶、视窗、已经染好色的珊瑚砂层和压力传感片；Step1.2：先等间距的在一个活动面上安装好视窗；然后将充填垫安装到没有盖子的长方体试验盒两个可以滑动的活动板上；再将染色的珊瑚砂层按照不同的颜色分层放入长方体试验盒中，再将压力传感片按横向、径向两个不同的方向等间距的布置在染色珊瑚砂层中同一平面上；最后用AB胶将留有中心孔的顶盖粘到长方体试验盒上，两个活动板外安装上千斤顶，制作得到第一种结构形式；Step1.3：在预制桩的不同高度处安装摄像头，将桩预制桩通过顶盖的中心孔缓慢匀速的沉入长方体试验盒中，摄像头将实时记录沉桩过程中珊瑚砂的破碎、挤压与移动的情况，压力传感片实时记录珊瑚砂环向与径向的压力变化情况；Step1.4：调节千斤顶，使得两个活动板向长方体试验盒中心移动，即改变了侧限压力，再进行Step1.3中的沉桩试验，沉桩过程中，摄像头将实时记录沉桩过程中珊瑚砂的破碎、挤压与移动的情况，压力传感片实时记录珊瑚砂环向与径向的压力变化情况；Step1.5：最后，通过所测得的珊瑚砂压碎密实情况及相应的压力变化情况，分析沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎情况。所述沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置的试验方法，包括以下步骤：Step2.1：准备材料：准备用PC材质制作的没有盖子的空心圆柱体、由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成的充填垫、留有孔洞的PC板做成的留有中心孔的圆柱体顶盖、摄像头、预制桩、视窗、已经染好色的珊瑚砂层和压力传感片；Step2.2：先等间距的安装好视窗，并将充填垫安装到空心圆柱体的内壁上；然后将染色的珊瑚砂层按照不同的颜色分层放入空心圆柱体中，再将压力传感片按环向、径向两个不同的方向等间距的布置在染色珊瑚砂层中同一平面上，最后用AB胶将留有孔洞的圆柱体顶盖固定到圆柱体上，粘牢固制作得到第二种结构形式；Step2.3：在预制桩的不同高度处安装摄像头，将预制桩通过顶盖的孔洞缓慢匀速的沉入空心圆柱体中，摄像头将实时记录沉桩过程中珊瑚砂的破碎、挤压与移动的情况，压力传感片实时记录珊瑚砂环向与径向的压力变化情况；Step2.4：最后，通过所测得的珊瑚砂压碎密实情况及相应的压力变化情况，分析沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎情况。所述沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置的试验方法，包括以下步骤：Step3.1：准备材料：准备切割一定角度的PC板制成的扇形圆柱桶、留有中心孔的顶盖按照一定角度切割后的圆柱体顶盖、摄像头、扇形预制桩、视窗、已经染好色的珊瑚砂层、压力传感片；Step3.2：先将染色的珊瑚砂层按照不同的颜色分层放入切割后的扇形圆柱桶中，再将压力传感片按环向、径向两个不同的方向等间距的布置在染色珊瑚砂层中同一平面上，最后用AB胶将留有孔洞的且按照一定角度切割后的圆柱体顶盖固定到切割后的扇形圆柱桶上，粘牢固制作得到第三种结构形式；Step3.3：将切割成一定角度的扇形预制桩通过切割后的顶盖的孔洞缓慢匀速的沉入扇形圆柱桶中，通过切割的两个面可以实时观测记录沉桩过程中珊瑚砂的破碎、挤压与移动的情况，由于PC板是透明的，所以可以肉眼直接观测、不需要摄像头；同时压力传感片实时记录珊瑚砂环向与径向的压力变化情况；Step3.4：最后，通过所测得的珊瑚砂压碎密实情况及相应的压力变化情况，分析沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎情况。本专利技术有如下有益效果：1、可以通过千斤顶给长方体试验盒的两个滑动面施加不同的围压，观测不同围压下沉桩过程中珊瑚砂的破碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：它包括三种不同的结构形式，其中第一种结构形式包括长方体试验盒（3），所述长方体试验盒（3）的顶部固定有顶盖（4），所述长方体试验盒（3）的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶（6），所述活动板的侧壁上安装有视窗（7），所述视窗（7）和预制桩（1）的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头（2）；在试验时，所述长方体试验盒（3）内部设置有预制桩（1），并在长方体试验盒（3）的内部填充铺设有多层珊瑚砂层（8），并在珊瑚砂层（8）的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片（9）。/n

【技术特征摘要】
1.一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：它包括三种不同的结构形式，其中第一种结构形式包括长方体试验盒（3），所述长方体试验盒（3）的顶部固定有顶盖（4），所述长方体试验盒（3）的其中两个成对的侧壁为活动板，所述活动板的外侧设置有用于对其进行施压的千斤顶（6），所述活动板的侧壁上安装有视窗（7），所述视窗（7）和预制桩（1）的不同高度分别设置有用于对试验过程进行记录的摄像头（2）；在试验时，所述长方体试验盒（3）内部设置有预制桩（1），并在长方体试验盒（3）的内部填充铺设有多层珊瑚砂层（8），并在珊瑚砂层（8）的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片（9）。


2.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：所述活动板与长方体试验盒（3）上的滑槽（12）相配合。


3.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：所述活动板的内侧壁上固定安装有充填垫（5），所述充填垫（5）是由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成。


4.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：所述珊瑚砂层（8）共有多层，并采用层铺的方式填充在长方体试验盒（3）内部，每层所述珊瑚砂层（8）采用不同的颜色。


5.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：所述顶盖（4）采用双面胶固定安装在长方体试验盒（3）的顶部，在顶盖（4）的中心部位预留有用于穿过预制桩（1）的中心孔。


6.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：第二种结构形式包括空心圆柱体（10），所述空心圆柱体（10）的内壁上安装有充填垫（5），所述空心圆柱体（10）的顶部固定安装有顶盖（4），所述空心圆柱体（10）的内部设置有预制桩（1），在空心圆柱体（10）的侧壁上设置有多个等间距布置的视窗（7），所述空心圆柱体（10）的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层（8），所述珊瑚砂层（8）的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片（9），所述视窗（7）和预制桩（1）上等间距设置有多个摄像头（2）。


7.根据权利要求1所述一种沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置，其特征在于：第三种结构形式包括扇形圆柱桶（11），所述扇形圆柱桶（11）的顶部固定安装有与之配合的顶盖（4），所述扇形圆柱桶（11）的内部设置有切割成扇形的预制桩（1），所述扇形圆柱桶（11）的内部通过层铺填充有多层不同颜色的珊瑚砂层（8），所述珊瑚砂层（8）的同一平面上按照横向、径向两个不同的方向等间距布置有压力传感片（9）。


8.采用权利要求1-5任意一项所述沉桩过程中桩周珊瑚砂破碎可视化试验装置的试验方法，其特征在于他包括以下步骤：
Step1.1：准备材料：准备用PC材质制作的没有盖子且具有滑槽且对立两个面可以滑动的长方体试验盒（3）、由透明的聚乙烯材料包裹透明的沙水混合物形成的充填垫（5）、留有中心孔的顶盖（4）、摄像头（2）、预制桩（1）、千斤顶（6）、视窗（7）、已经染好色的珊瑚砂层（8）和压力传感片（9）；
Step1.2：先等间距的在一个活动面上安装好视窗（7）；然后将充填垫（5）安装到没有盖子的长方体试验盒（3）两个可以滑动的活动板上；再将染色的珊瑚砂层（8）按照不同的颜色分层放入长方体试验盒（3）中，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，孙涛，贺梦玲，田港，周预非，李洪亚，李运舟，高素芳，黎照，谢晓康，唐洪宇，石谦，杜卓兴，杨浩宇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42