1.利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,包括支撑框架和模型槽放置板,所述支撑框架的中下部固定安装有滑轨固定板,所述滑轨固定板上至少固定有两条滑轨;所述模型槽放置板的下表面固定安装有与所述滑轨配合的滑轮,所述模型槽放置板的上表面设置有透明的模型槽及用于对模型槽进行限位的限位装置;
所述模型槽上方的支撑框架沿高度方向可拆卸连接有至少两块模型桩固定板,正对模型槽的模型桩固定板上开设有多个用于放置模型桩的安装孔;所述模型桩与滑轨大致垂直的侧面上安装有振弦式传感器;所述滑轨固定板上安装有推动所述模型槽沿滑轨滑动的千斤顶;
所述千斤顶的对面侧放置有激光光源系统,所述激光光源系统包括激光器支架,所述激光器支架上固定安装有用于给模型槽提供照射光源的氦氖激光器,所述氦氖激光器的前面安装有将线光源转换为面光源的工程漫射体;与所述激光光源系统垂直侧设置有用于采集模型槽内图像的图像采集装置;所述图像采集装置、氦氖激光器、千斤顶和振弦式传感器均与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,所述限位装置包括两块横向限位板、两块纵向限位板及两块滑模固定板;两块滑模固定板分别固定安装于模型槽放置板的两侧,且相互平行;
两块所述滑模固定板相对的侧面上开设有一条滑槽,两块横向限位板的两端均通过固定件各安装在一条滑槽内;两块横向限位板的长度方向均开设有条形槽,两块纵向限位板的两端均通过固定件各安装在一条条形槽内。
3.根据权利要求2所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,所述横向限位板和纵向限位板均包括板体,所述板体的两端固定安装有与板体垂直的连接板,所述连接板上开设有固定孔;所述横向限位板的板体上开设有条形槽。
4.根据权利要求2所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,所述滑轨固定板上固定安装有反力架,所述反力架的高为20cm、宽为30cm;所述千斤顶通过螺栓固定安装在反力架上,所述千斤顶的活动量程为15cm。
5.根据权利要求2所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,所述模型槽采用超白钢化玻璃密封组装而成。
6.根据权利要求2所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置,其特征在于,所述激光光源系统和图像采集装置均独立设置于所述支撑框架外;所述图像采集装置为PIV摄像系统。
7.一种采用权利要求2-6任一所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:将模型槽放置在模型槽放置板上,沿着滑槽移动横向限位板,直至横向限位板与模型槽接触,并采用螺栓将横向限位板固定于滑模固定板上;
沿着条形槽移动纵向限位板,直至纵向限位板与模型槽接触,并采用螺栓将纵向限位板固定于横向限位板上;
根据所述模型槽的高度,调整千斤顶与模型槽的设定位置接触,之后将千斤顶固定安装在滑轨固定板上;
清洗模型槽和模型桩,并用毛巾擦净模型槽和模型桩表面的水,之后根据模型桩的尺寸、相邻模型桩间的间距选择相应的模型桩固定板固定在支撑框架上;
将模型桩穿过模型桩固定板上的安装孔延伸至模型槽内,并与模型槽底壁形成一间隙;
在模型槽的底部倒入孔隙液体,之后加入透明土颗粒,充分搅拌,并每隔3cm分层夯实,直至模型槽内的透明土达到预设高度;
调节激光器支架与模型槽之间及氦氖激光器与工程漫射体之间的间距,直至氦氖激光器发射的光源全部覆盖模型槽;调整氦氖激光器的强度至设定强度,并控制图像采集装置每隔0.1秒拍照一次;
在黑暗环境中采用装置进行试验,首先启动氦氖激光器,待其功率稳定后,调整激光切面的角度,使其垂直打入透明土形成散斑场,之后调节图像采集装置的视场覆盖所有模型桩;
开启千斤顶,使其带着模型槽静匀速水平推动,千斤顶开启后图像采集装置每隔0.1s拍照一次;
试验完成后,读取给千斤顶供油管路上的油压表和压力计记录的水平推力及振弦式传感器采集的信息。
8.根据权利要求7所述的利用透明土研究水平荷载下桩土作用的装置的测试方法,其特征在于,当透明土中存在气泡时,采用真空饱和器使透明土饱和配制完成后,并静置设定时长。