本發(fā)明屬于巖溶樁基模型試驗領域，尤其涉及一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系及操作方法。
背景技術：
1、巖溶地區(qū)的地質條件復雜，溶洞的存在給工程建設帶來了諸多挑戰(zhàn)和不確定性。在巖溶溶蝕區(qū)域修建建筑物，如果不充分考慮巖溶的空間規(guī)模、樁基作用的發(fā)展情況，可能會面臨地基不穩(wěn)、地表塌陷、樁基沉降等一系列問題。室內模型試驗作為一種揭示原型樁工作性狀的重要手段，對于探究巖溶對樁承載性能影響有著重要的作用。
2、現(xiàn)有的巖溶區(qū)嵌巖基樁室內模型試驗系統(tǒng)在設計和功能上已經(jīng)取得了一定的進展。例如，通過在試塊表面人工做好網(wǎng)格，利用高精度攝像設備記錄各級荷載下的變形，并繪制變形云圖；在試塊側面粘貼應變花，記錄每級荷載下的應變，整理出各點的最大、最小主應變及其作用方向，最后采用圖像處理軟件繪制應變云圖。然而，這些系統(tǒng)在處理復雜交互巖溶地質條件時仍存在一定的局限性。例如，目前的模型試驗中對于復雜交互巖溶的模擬情況尚少，而且，樁底沉降的檢測方法并不科學，并未考慮到樁身壓縮帶來的樁頂、樁底位移差值，還有在模型試驗中缺乏對于澆筑階段樁基固定糾偏的方法，以及對于試驗數(shù)據(jù)監(jiān)測階段的合理搭設。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系及操作方法。
2、這種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系，包括復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置、實時數(shù)據(jù)采集裝置和中空扎花模型樁；
3、復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置包括反力架模型槽、豎向加載液壓千斤頂水平加載液壓千斤頂模型槽工字鋼和亞克力模型箱，亞克力模型箱兩側設有水平加載液壓千斤頂；亞克力底座工字鋼模型箱內部依次填筑有混凝土和沙層，中空扎花模型樁底端插在混凝土內；實時數(shù)據(jù)采集裝置包括激光位移傳感器和位移導桿，中空扎花模型樁頂端固定有加載結構，豎向加載液壓千斤頂?shù)锥隧斣诩虞d底座工字鋼結構上方，位移導桿底端插在中空扎花模型樁，中空扎花模型樁底部設有壓力傳感器，位移導桿頂部設有位移導片，激光位移傳感器位于位移導桿上方，朝向位移導片。
4、作為優(yōu)選，所述復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置包括鋼制底座，豎向加載液壓千斤頂設置于反力架模型槽上部，反力架模型槽兩側設有水平加載液壓千斤頂，水平加載液壓千斤頂?shù)亩瞬康衷趤喛肆δＰ拖涞膬蓚龋撝频鬃挥诜戳苣Ｐ筒鄣撞夸摪迳稀?/p>
5、作為優(yōu)選，所述復雜交互巖溶樁基模型試驗實時數(shù)據(jù)采集裝置包括位移導架、激光位移傳感器、位移導片和加載結構；位移導架上移動設置有位移傳感器移動島，激光位移傳感器設置在位移傳感器移動島上。
6、這種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，包括以下步驟：
7、步驟一、利用復雜交互巖溶樁基模型試驗入模裝置將中空扎花模型樁和混凝土澆筑為一體，形成單樁試驗或群樁試驗的試驗模型；
8、步驟二、試驗模型脫模并安裝到亞克力模型箱內，亞克力模型箱安裝到復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置內，在中空扎花模型樁上方設置加載結構；位移導桿貫穿加載結構伸至中空扎花模型樁內；
9、步驟三、通過豎向加載液壓千斤頂和水平加載液壓千斤頂加載，進行試驗，通過激光位移傳感器測量位移導片的位移。
10、作為優(yōu)選，步驟一中，復雜交互巖溶樁基模型試驗入模裝置安裝在復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置的鋼制底座上；所述復雜交互巖溶樁基模型試驗入模裝置包括木板、加固木條、方柱扣和插銷；鋼制底座上搭設木板，木板兩側和中間位置設置加固木條，加固木條外側貼合方柱扣，方柱扣孔洞處設置插銷。
11、作為優(yōu)選，步驟一中，在中空扎花模型樁樁身設置應變片，澆筑混凝土至樁底端高度，圍繞中空扎花模型樁樁身固定溶洞泡沫，將中空扎花模型樁置于混凝土中心位置，繼續(xù)澆筑，得到試驗模型。
12、作為優(yōu)選，在單樁試驗的試驗模型進行單樁試驗，單樁試驗的加載結構包括位移導桿圓盤，在中空扎花模型樁上方設置位移導桿圓盤，位移導桿圓盤上方設置鋼制套筒，位移導桿從鋼制套筒內貫穿位移導桿圓盤伸至中空扎花模型樁內；在鋼制套筒上方設置鋼制加載圓盤，鋼制套筒設有預留孔洞，通過預留孔洞安裝位移導片，位移導片一端固定在位移導桿上，另一端從鋼制套筒預留孔洞中伸出。
13、作為優(yōu)選，步驟三中，使用群樁試驗的試驗模型進行群樁試驗，群樁試驗的加載結構包括群樁承臺，多根中空扎花模型樁上方共同設有群樁承臺，數(shù)根位移導桿貫穿群樁承臺伸至中空扎花模型樁內部中心，位移導桿頂端設置位移導片。
14、作為優(yōu)選，其特征在于：中空扎花模型樁樁身設有應變片，步驟三中，開啟激光位移傳感器，將激光打在位移導片上，應變片、壓力傳感器和激光位移傳感器接入采集儀，通過豎向加載液壓千斤頂和水平加載液壓千斤頂加載，開始試驗。
15、本發(fā)明的有益效果是：
16、1)本發(fā)明采用空心模型樁，利用可拆卸的樁底封蓋，可以在封蓋上焊接螺母，用通長螺桿接上螺母，螺桿頂端用螺母固定位移導片的方式導出樁底沉降，相比其他模型試驗體系，更精細地考慮了樁身壓縮帶來的樁頂沉降與樁底沉降地差異。
17、2)本發(fā)明采用的操作方法與監(jiān)測裝置中，為單樁試驗與群樁試驗皆設置了對應的傳感器布置、溶洞模擬等，本發(fā)明的操作方法與監(jiān)測裝置可適用于單樁以及各類群樁的模擬工況。
18、3)本發(fā)明使用的空心泡沫模擬溶洞技術，所成形的溶洞規(guī)則可靠，能較好地減少巖體承載力的同時，在澆筑期間也不會導致澆筑混凝土自重過重壓塌泡沫而導致溶洞進漿。
19、4)本發(fā)明使用的模型樁固定限位裝置，能有效地保證模型樁在澆筑過程中不會被側向堆積起來的混凝土擠壓至脫離設定位置，也可以保證模型樁在混凝土中一直保持豎直，保障模型樁的受力正確。
20、5)本發(fā)明使用的位移導架測量系統(tǒng)，便于拆卸與安裝，可調節(jié)性高，針對各類模型試驗尺寸需求皆可通過滑軌滿足，針對單樁、群樁試驗也都可滿足，可移動的滑軌也有助于激光位移傳感器的調整與定位。
21、6)本發(fā)明采用的反力架模型槽中，豎向加載千斤頂及水平加載千斤頂皆在其固定橫梁上安裝滑軌，水平加載千斤頂還在模型槽的承力工字鋼上開有不同位置的螺栓孔，可依據(jù)試驗設計需要上下左右移動加載位置。
1.一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系，其特征在于：包括復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置、實時數(shù)據(jù)采集裝置和中空扎花模型樁；
2.根據(jù)權利要求1所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系，其特征在于：所述復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置包括鋼制底座，豎向加載液壓千斤頂設置于反力架模型槽上部，反力架模型槽兩側設有水平加載液壓千斤頂，水平加載液壓千斤頂?shù)亩瞬康衷趤喛肆δＰ拖涞膬蓚龋撝频鬃挥诜戳苣Ｐ筒鄣撞夸摪迳稀?/p>
3.根據(jù)權利要求1所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系，其特征在于：所述復雜交互巖溶樁基模型試驗實時數(shù)據(jù)采集裝置包括位移導架、激光位移傳感器、位移導片和加載結構；位移導架上移動設置有位移傳感器移動島，激光位移傳感器設置在位移傳感器移動島上。
4.如權利要求1所述的復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，其特征在于：步驟一中，復雜交互巖溶樁基模型試驗入模裝置安裝在復雜交互巖溶樁基模型試驗加載裝置的鋼制底座上；所述復雜交互巖溶樁基模型試驗入模裝置包括木板、加固木條、方柱扣和插銷；鋼制底座上搭設木板，木板兩側和中間位置設置加固木條，加固木條外側貼合方柱扣，方柱扣孔洞處設置插銷。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，其特征在于：步驟一中，在中空扎花模型樁樁身設置應變片，澆筑混凝土至樁底端高度，圍繞中空扎花模型樁樁身固定溶洞泡沫，將中空扎花模型樁置于混凝土中心位置，繼續(xù)澆筑，得到試驗模型。
7.根據(jù)權利要求4所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，步驟三中，使用單樁試驗的試驗模型進行單樁試驗，單樁試驗的加載結構包括位移導桿圓盤，在中空扎花模型樁上方設置位移導桿圓盤，位移導桿圓盤上方設置鋼制套筒，位移導桿從鋼制套筒內貫穿位移導桿圓盤伸至中空扎花模型樁內；在鋼制套筒上方設置鋼制加載圓盤，鋼制套筒設有預留孔洞，通過預留孔洞安裝位移導片，位移導片一端固定在位移導桿上，另一端從鋼制套筒預留孔洞中伸出。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，步驟三中，使用群樁試驗的試驗模型進行群樁試驗，群樁試驗的加載結構包括群樁承臺，多根中空扎花模型樁上方共同設有群樁承臺，數(shù)根位移導桿貫穿群樁承臺伸至中空扎花模型樁內部中心，位移導桿頂端設置位移導片。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種復雜交互巖溶樁基模型試驗體系的操作方法，其特征在于：中空扎花模型樁樁身設有應變片，步驟三中，開啟激光位移傳感器，將激光打在位移導片上，應變片、壓力傳感器和激光位移傳感器接入采集儀，通過豎向加載液壓千斤頂和水平加載液壓千斤頂加載，開始試驗。