1.本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置。
背景技术：2.在水利水电工程、铁路和公路建设工程、土木建设工程和海上工程等各种工程中，淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种饱和软粘土作为地基时，无法达到构建筑物所需地基承载力要求，于是需要采用悬浮型水泥搅拌桩加固软土地基的承载力，悬浮型水泥搅拌桩复合地基以适用土质类型广、极大限度利用原土地基、施工工期短、成本低和设计灵活等众多优点应用十分广泛。
3.由于悬浮型水泥搅拌桩复合地基应用广泛，对它的研究是非常有必要的。为了研究悬浮型水泥搅拌桩复合地基的土体沉降、变形、桩体荷载分担比和超静孔隙水压力消散等变化规律，急需一种安全可靠、结构简单和数据精确的室内模型试验装置。
4.为此，我们提出一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置。
技术实现要素：5.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，包括悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置、伺服控制系统和压力加载装置，所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置包括刚性模型箱和刚性底座，所述刚性模型箱固定安装在刚性底座的顶面，所述刚性底座的顶面固定安装有自平衡框架，所述压力加载装置设置在所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置上方，所述伺服控制系统包括电脑和动力控制器，所述电脑和动力控制器之间通过数据传输线进行数据连接。
7.进一步，所述压力加载装置包括液压油缸、压力传感器、高精度位移传感器（lvdt）和刚性加载板，所述压力传感器固定安装在自平衡框架的顶部，压力传感器的底部端面和液压油缸的顶部端面固定连接，所述液压油缸内固定安装有活塞加载器，所述液压油缸的输出端和刚性加载板固定连接，所述高精度位移传感器（lvdt）的一端和自平衡框架的内顶部固定连接，高精度位移传感器（lvdt）的另一端和刚性加载板的背面固定连接，所述刚性加载板的表面均匀开设有排水小孔，液压油缸的左侧固定安装有液压油路，液压油路的一端固定连接有油泵，所述油泵通过相同的数据传输线与动力控制器连接，所述压力传感器和高精度位移传感器（lvdt）均通过相同的数据传输线与伺服控制系统相连。
8.进一步，所述刚性模型箱整体为一个圆环状，刚性模型箱与刚性底座构成一个顶部开口的圆桶状，所述圆通内装填有试验土体，注入水泥浆与试验土体混合，在圆桶内形成悬浮型水泥搅拌桩，所述悬浮型水泥搅拌桩铺设有砂垫层，所述砂垫层的厚度为5cm，所述刚性模型箱内铺设有高精度孔隙水压力计和土压力盒等用于测量超静孔隙水压力和土压
力的设备仪器。
9.进一步，所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置中的刚性模型箱为规则长方体形或者圆柱桶形。
10.进一步，所述悬浮型水泥搅拌桩为单桩或者群桩布置。
11.进一步，所述悬浮型水泥搅拌桩为群桩布置时采用单行或者多行排列。
12.进一步，所述悬浮型水泥搅拌桩为群桩多行排列布置时采用平行排列、对称排列或者线性交叉排列。
13.有益效果本发明提供了一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置。具备以下有益效果：（1）、该一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，便于研究悬浮型水泥搅拌桩复合地基的土体沉降、变形、桩体荷载分担比和超静孔隙水压力消散等变化规律，是一种安全可靠、结构简单和数据精确的室内模型试验装置。
14.（2）、该一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，通过液压油缸内的活塞加载器上下移动，通过压力加载装置对刚性加载板进行轴向轴力的加卸载，精确施加压力。
15.（3）、该一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，通过悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱中设置的高精度孔隙水压力计和土压力盒，能精确测量土体变形位移数据，从而得出精确的土体沉降值。
附图说明
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义。
17.图1为本发明的一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置示意图；图2为悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置与压力加载装置的放大图；图3为本发明的复合地基模型箱装置和刚性加载板的俯视示意图；图4为本发明的悬浮型水泥搅拌桩为群桩平行排列时复合地基模型箱装置俯视示意图。
18.图例说明：1、刚性模型箱；2、刚性底座；3、高精度孔隙水压力计；4、土压力盒；5、刚性加载板；6、压力传感器；7、高精度位移传感器（lvdt）；8、液压油缸；9、活塞加载器；10、电脑；11、动力控制器；13、试验土体；14、数据传输线；15、自平衡框架；17、砂垫层；18、悬浮型水泥搅拌桩；20、排水小孔；21、液压油路；22、油泵。
具体实施方式
19.一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，如图1－图4所示，本发明提出了一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，包括刚性模型箱1，刚性底座2，高精度孔隙水压力计3，土压力盒4，刚性加载板5，压力传感器6，高精度位移传感器（lvdt）7，
液压油缸8，活塞加载器9，电脑10，动力控制器11，试验土体13，数据传输线14，自平衡框架15，砂垫层17，悬浮型水泥搅拌桩18，排水小孔20，液压油路21，油泵22。
20.所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置包括刚性模型箱1和刚性底座2、刚性模型箱1的内部光滑，具有一定的厚度，刚性模型箱1与刚性底座2构成只开上口的空间，填土时在模型箱装置中分层埋设高精度孔隙水压力计3和土压力盒4，高精度孔隙水压力计3和土压力盒4与伺服控制系统相连；悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置上方与压力加载装置相连，压力加载装置包括刚性加载板5、压力传感器6和高精度位移传感器（lvdt）7，压力传感器6和高精度位移传感器（lvdt）7与伺服控制系统相连，经液压油缸8内的活塞加载器9上下移动通过对压力加载装置的刚性加载板5进行轴向轴力的加卸载，刚性加载板5中钻有多个小孔，小孔用于在复合地基受压后排水；伺服控制系统包括电脑10和动力控制器11，电脑10自带数据处理软件，能有效收集各类数据。
21.本发明的工作原理：在进行试验前，将所需测试的饱和土体13分层装入刚性模型箱1中，其间按层铺设高精度孔隙水压力计3和土压力盒4，饱和土装填完毕后，利用搅拌装置在所需位置注入水泥浆，水泥浆与周围土体混合形成悬浮型水泥搅拌桩18；静置7天，使桩体和周围软土间水泥浆硬化，然后在复合地基顶部放置两层土工布，并铺设5cm厚的砂垫层17。
22.进行试验时，通过伺服控制器控制液压油缸8内的活塞加载器9向下移动通过对压力加载装置的刚性加载板5进行轴向轴力的加载，初始应加载5kpa的轴力；随后记录预压过程中的沉降和孔隙水压力变化，待土中孔隙水压力消散90%后继续进行加载，加载压力按试验要求自由控制，一般为分级加载，时间间隔为24小时；记录各级荷载下复合地基的沉降（位移值）、土应力、超静孔隙水压力的变化规律。
23.试验完毕，通过伺服控制器控制液压油缸8内的活塞加载器9向上移动通过对压力加载装置的刚性加载板5进行卸载，将砂垫层17、土压力盒4和高精度孔隙水压力计3等依次取下，清理刚性模型箱1，准备下一次试验。
24.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：1.一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：包括悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置、伺服控制系统和压力加载装置，所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置包括刚性模型箱（1）和刚性底座（2），所述刚性模型箱（1）固定安装在刚性底座（2）的顶面，所述刚性底座（2）的顶面固定安装有自平衡框架（15），所述压力加载装置设置在所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置上方，所述伺服控制系统包括电脑（10）和动力控制器（11），所述电脑（10）和动力控制器（11）之间通过数据传输线（14）进行数据连接。2.根据权利要求1所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述压力加载装置包括液压油缸（8）、压力传感器（6）、高精度位移传感器（lvdt）（7）和刚性加载板（5），所述压力传感器（6）固定安装在自平衡框架（15）的顶部，压力传感器（6）的底部端面和液压油缸（8）的顶部端面固定连接，所述液压油缸（8）内固定安装有活塞加载器（9），所述液压油缸（8）的输出端和刚性加载板（5）固定连接，所述高精度位移传感器（lvdt）（7）的一端和自平衡框架（15）的内顶部固定连接，高精度位移传感器（lvdt）（7）的另一端和刚性加载板（5）的背面固定连接，所述刚性加载板（5）的表面均匀开设有排水小孔（20），液压油缸（8）的左侧固定安装有液压油路（21），液压油路（21）的一端固定连接有油泵（22），所述油泵（22）通过相同的数据传输线（14）与动力控制器（11）连接，所述压力传感器（6）和高精度位移传感器（lvdt）（7）均通过相同的数据传输线（14）与伺服控制系统相连。3.根据权利要求1所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述刚性模型箱（1）整体为一个圆环状，刚性模型箱（1）与刚性底座（2）构成一个顶部开口的圆桶状，所述圆通内装填有试验土体（13），注入水泥浆与试验土体（13）混合，在圆桶内形成悬浮型水泥搅拌桩（18），所述悬浮型水泥搅拌桩（18）铺设有砂垫层（17），所述砂垫层（17）的厚度为5cm，所述刚性模型箱（1）内铺设有高精度孔隙水压力计（3）和土压力盒（4）等用于测量超静孔隙水压力和土压力的设备仪器。4.根据权利要求1所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置中的刚性模型箱（1）为规则长方体形或者圆柱桶形。5.根据权利要求3所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述悬浮型水泥搅拌桩（18）为单桩或者群桩布置。6.根据权利要求3所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述悬浮型水泥搅拌桩（18）为群桩布置时采用单行或者多行排列。7.根据权利要求3所述的悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，其特征在于：所述悬浮型水泥搅拌桩（18）为群桩多行排列布置时采用平行排列、对称排列或者线性交叉排列。
技术总结本发明涉及土木工程技术领域，且公开了一种悬浮型水泥搅拌桩复合地基室内模型试验装置，包括悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置、伺服控制系统和压力加载装置，悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置包括刚性模型箱和刚性底座，刚性模型箱固定安装在刚性底座的顶面，刚性底座的顶面固定安装有自平衡框架，压力加载装置设置在悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型箱装置上方，伺服控制系统包括电脑和动力控制器，电脑和动力控制器之间通过数据传输线进行数据连接，本发明的压力传感器用于监测压力加载装置的压力，通过伺服控制器精确控制悬浮型水泥搅拌桩复合地基模型所承受压力大小；电脑自带数据处理软件，能有效收集各类数据。能有效收集各类数据。能有效收集各类数据。
技术研发人员：朱宏栋 徐芳超 陈旭 程琴辉 潘木园 熊雄 钱金鑫 李幸 黄俊栋 杨一爝 徐江涵 段晶晶 李少增
受保护的技术使用者：中国建筑东北设计研究院有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
