【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可视化试验装置领域，尤其涉及一种土拱效应的可视化试验装置及方法。
技术介绍
1、土拱效应作为岩土工程中一个很普遍的现象，它是因为支撑刚度较大而围护结构刚度较小，墙后土压力局部增大的现象，由于局部土体产生移动，而其余部分保持原来的位置不动，土体相比于周围介质产生相对位移，引起的应力重分配，拱上应力传递到两侧介质中。土拱效应的作用范围直接关系到土拱的传力特征和抗滑桩支护的成败。为清楚了解不同因素产生的土拱现象对周围土体或岩体产生的变形破坏及桩周土颗粒运动演化影响规律，因此研究土拱效应的可视化试验及方法变得十分必要。
2、综上所述，目前在土拱效应演化机理研究中还存在着诸多未知，而本专利技术提供了一种土拱效应演化机理的可视化模型试验装置及方法，可以更加方便、直观地通过可视化模型试验研究土拱效应的形成、发展及变形破坏形态，桩周土颗粒运动演化规律，以及土体剪应变集中带的变形破坏规律，进一步明确土拱效应带来的危害。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种土拱效应的可视化试验装置及方法。
2、为此，本专利技术提供一种土拱效应的可视化试验装置，包括可视化模型箱装置、竖向加载系统、图像采集系统。
3、可视化模型箱装置：包括模型箱、透明钢化玻璃箱、土颗粒、荧光材料和模拟桩，所述土颗粒、荧光材料和模拟桩放置在透明钢化玻璃箱中；所述透明钢化玻璃箱放置在模型箱中。
4、竖向加载系统：包括电机、千斤顶、压力传感器、位移计和导线，所述
5、图像采集系统：包括信号发生器、高清摄像机、计算机，所述信号发生器与高清摄像头、压力传感器、计算机连接。
6、进一步的，所述模型箱为不见光的暗箱。
7、进一步的，所述透明钢化玻璃箱设置在模型箱内；所述透明钢化玻璃箱内填充混合均匀的土颗粒和荧光材料。
8、进一步的，所述荧光材料和土颗粒将模拟桩填埋处理；所述荧光材料在进行试验前需要进行充足的太阳光或日光灯照射。
9、进一步的，所述电机放置在千斤顶上端；所述电机通过输出端与千斤顶连接向下施加压力。
10、进一步的，所述千斤顶放置在电机下端；所述千斤顶连接电机输出端和压力传感器；所述压力传感器通过导线连接位移计。
11、进一步的，所述信号发生器通过导线连接高清摄像机、压力传感器和位移计。
12、进一步的，所述高清摄像模机采用阵列式摄像头设置；所述计算机将信号发生器传送的数据进行处理。
13、另一方面，本专利技术还提供一种土拱效应的可视化试验装置的方法，包括以下步骤：
14、一、将模拟桩放置在透明玻璃箱中，周围用荧光材料和土颗粒填充，放置在模型箱中；
15、二、利用电机和千斤顶对模拟桩进行加压，通过压力传感器和位移计监控压力变化；
16、三、利用高清摄像机记录模拟桩周围的土拱效应，并通过计算机和信号发生器采集数据。
17、本专利技术的优点和效果如下：
18、1.本专利技术提供一种模拟桩在自重或其他荷载作用下，土拱效应的产生、发展及破坏时的形态、规律的可视化室内试验模拟装置，通过室内模拟桩基础在自重或荷载作用下，实时模拟并收集实验图像与数据，有利于发生土拱现象的桩基础进行针对性加固及维护，也可通过设置不同荷载及不同现场情况对桩基础进行模拟，为工程实际提供实验数据支撑。
19、2.本专利技术所提供的荧光材料呈粉末状，与土体颗粒的粒径相似，更能真实模拟土体材料，反映土颗粒的力学特性，利用荧光材料的特性可直接观测土拱效应的破坏过程。
20、3.本专利技术的加载试验装置制作较为简单，自动化程度较高，通过压力传感器实现闭环控制模式进一步提高了加载精度，可以实现对桩体施加稳定准确的荷载。
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1.一种土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：包括可视化模型箱装置、竖向加载系统、图像采集系统三部分。所述可视化模型箱装置包括模型箱、透明钢化玻璃箱、土颗粒、荧光材料和模拟桩；所述竖向加载系统包括电机、千斤顶、压力传感器、位移计和导线；所述图像采集系统包括信号发生器、高清摄像机、计算机。
2.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述模型箱为不见光的暗箱。
3.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述透明钢化玻璃箱设置在模型箱内；所述透明钢化玻璃箱内填充混合均匀的土颗粒和荧光材料。
4.根据权利要求3所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述荧光材料和土颗粒将模拟桩填埋处理；所述荧光材料在进行试验前需要进行充足的太阳光或日光灯照射。
5.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述电机放置在千斤顶上端；所述电机通过输出端与千斤顶连接向下施加压力。
6.一种权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述千斤顶放
7.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述信号发生器通过导线连接高清摄像机、压力传感器和位移计。
8.根据权利要求7所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述高清摄像机采用阵列式摄像头设置；所述计算机将信号发生器传送的数据进行处理。
9.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：包括可视化模型箱装置、竖向加载系统、图像采集系统三部分。所述可视化模型箱装置包括模型箱、透明钢化玻璃箱、土颗粒、荧光材料和模拟桩；所述竖向加载系统包括电机、千斤顶、压力传感器、位移计和导线；所述图像采集系统包括信号发生器、高清摄像机、计算机。
2.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述模型箱为不见光的暗箱。
3.根据权利要求1所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述透明钢化玻璃箱设置在模型箱内；所述透明钢化玻璃箱内填充混合均匀的土颗粒和荧光材料。
4.根据权利要求3所述的土拱效应的可视化试验装置及方法，其特征在于：所述荧光材料和土颗粒将模拟桩填埋处理；所述荧光材料在进行试验前需要进行充足的太阳光或日...
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