本發(fā)明涉及一種透明成層土模擬系統(tǒng)、及其配制方法、及其中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置及其使用方法，尤其涉及一種可視化的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微型樁一般是指樁徑小于300mm，長細(xì)比大于30，采用鉆孔、強(qiáng)配筋和壓力注漿施工工藝的灌注樁或靜壓施工、后注漿的鋼管樁，通常用于軟土地基加固、基礎(chǔ)糾偏及二次加固。后注漿技術(shù)是指在樁基沉樁完成后，經(jīng)由預(yù)埋的注漿管道或其他預(yù)留注漿通道用高壓注漿設(shè)備在一定壓力下將注漿材料壓入樁端或樁側(cè)土中，通過漿液對樁端沉渣和樁端持力層及樁周泥皮起到滲透、壓密、填充、壓密、劈裂、固結(jié)等作用來增強(qiáng)樁端土、樁側(cè)土的強(qiáng)度以及樁、土接觸面的強(qiáng)度，從而提高樁基極限承載力、減少群樁沉降量的一項(xiàng)技術(shù)措施。在相同樁基極限承載力下，后注漿樁能大大的節(jié)省工程造價(jià)，因而，一直以來受到工程技術(shù)人員的關(guān)注。在注漿過程中，漿液的流動(dòng)形式及最終注漿體的分布的明確與否是保證后注漿質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，也是后注漿技術(shù)能否廣泛推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，因此開展后注漿過程可視化研究，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種透明成層土模擬系統(tǒng)，可真實(shí)模擬微型注漿鋼管樁用于軟土地基加固及軟土地區(qū)的結(jié)構(gòu)物糾偏，其透明特性便于實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部變形的非嵌入式可視化觀測，可直觀評價(jià)注漿質(zhì)量；

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種透明成層土模擬系統(tǒng)的配制方法，該法工藝簡單、成本低，制備的透明成層土模擬系統(tǒng)與天然黏土特性差異小，并實(shí)現(xiàn)了透明可視化；

更進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置及其使用方法，它能更合理、可靠的分析與評估近海軟黏土中沉樁、注漿對樁周土體位移場的影響，以及注漿漿液的擴(kuò)散機(jī)理和對應(yīng)注漿體的分布規(guī)律，從而從機(jī)理上更深一步理解后注漿技術(shù)，為后注漿技術(shù)的推廣和工程應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

透明成層土模擬系統(tǒng)，包括卡波樹脂和分散在所述卡波樹脂中的碳納米示蹤材料。

所述碳納米示蹤材料粒徑為20～30nm，純度98％以上。

所述碳納米示蹤材料包括碳納米管、納米碳化硅、納米碳化硼、納米碳化鈦材料中的一種或幾種。

透明成層土模擬系統(tǒng)的配制方法，包括以下步驟：

s01，配制透明黏土：選取干凈的桶，倒入蒸餾水，蒸餾水中放置一個(gè)溫度傳感器以監(jiān)測溫度，采用加熱器加熱水溫至50～70℃，并在保溫箱內(nèi)靜置3～4h；按蒸餾水與卡波樹脂質(zhì)量比(380～410)：1稱取卡波樹脂原材料，并加入桶中，密封桶后靜置6～7h；再采用攪拌器攪拌30～40min，再密封桶后靜置6～7h；naoh與卡波樹脂按質(zhì)量比(2.4～2.5)：1稱取naoh固體，加入盛有蒸餾水的燒杯中，將其攪拌、溶解后倒入桶內(nèi)；采用攪拌器快速攪拌5～10min至其運(yùn)動(dòng)粘度到2×10^-3～8×10^-2m²/s后靜置；

s02，配制透明成層土模擬系統(tǒng)：取s01的透明黏土樣放置在透明模型槽內(nèi)，添加碳納米示蹤材料作為散斑場材料后攪拌均勻，并利用真空泵抽真空去氣泡后轉(zhuǎn)移到待試驗(yàn)的透明模型槽內(nèi)。

透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置，包括光學(xué)平臺，所述光學(xué)平臺上放置有透明模型槽，所述透明模型槽底部填充有透明砂土層，所述透明砂土層的上面填充有透明成層土模擬系統(tǒng)，所述透明成層土模擬系統(tǒng)上面放置有加載板，所述透明成層土模擬系統(tǒng)內(nèi)部放置有單樁承臺基礎(chǔ)，激光器垂直于所述透明模型槽的正面擺放，ccd相機(jī)垂直置于所述透明模型槽的右側(cè)并與所述激光器的投射方向垂直，所述ccd相機(jī)與圖像采集計(jì)算機(jī)相連，微型鋼管樁插入所述透明模型槽內(nèi)，所述光學(xué)平臺上還設(shè)置有沉樁儀，所述微型鋼管樁與注漿設(shè)備相連，所述注漿設(shè)備與注漿控制計(jì)算機(jī)相連。

所述沉樁儀上設(shè)置有用于控制所述微型鋼管樁的沉樁速度的步進(jìn)電機(jī)和用于控制所述微型鋼管樁沉樁時(shí)的傾斜角度的軸承。

所述單樁承臺基礎(chǔ)包括傾斜板，所述傾斜板與水平面的夾角為銳角α，所述銳角α為軟土地基在長時(shí)間承受荷載的情況下發(fā)生不均勻沉降導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜偏移的角度，所述微型鋼管樁與垂直面的夾角為銳角β；所述銳角β為微型鋼管樁沉樁傾斜角度，所述銳角β在0～30°之間取值。

透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置的使用方法，包括以下步驟：

s001，配制透明砂土：在22～24℃溫度下，利用正十二烷和十五號白油，按1：4質(zhì)量比混合而成的溶液，與熔融石英砂顆粒制配成飽和的透明砂土，然后將制配的飽和透明砂土置于透明模型槽底部，形成高度為30～80mm的透明砂土層以作為微型鋼管樁的持力層；

s002，配制透明黏土：選取干凈的桶，倒入蒸餾水，蒸餾水中放置一個(gè)溫度傳感器以監(jiān)測溫度，采用加熱器加熱水溫至50～70℃，并在保溫箱內(nèi)靜置3～4h；按蒸餾水與卡波樹脂質(zhì)量比(380～410)：1稱取卡波樹脂原材料，并加入桶中，密封桶后靜置6～7h；再采用攪拌器攪拌30～40min，再密封桶后靜置6～7h；naoh與卡波樹脂按質(zhì)量比(2.4～2.5)：1稱取naoh固體，加入盛有蒸餾水的燒杯中，將其攪拌、溶解后倒入桶內(nèi)；采用攪拌器快速攪拌5～10min至其運(yùn)動(dòng)粘度到2×10^-3～8×10^-2m²/s粘稠度后靜置；

s003，配制透明成層土模擬系統(tǒng)：取s002的透明黏土樣放置在另一相同尺寸的透明模型槽內(nèi)，添加碳納米示蹤材料作為散斑場材料后攪拌均勻，并利用真空泵抽真空去氣泡后轉(zhuǎn)移到待試驗(yàn)的透明模型槽內(nèi)，形成上部為黏土、下層為砂土的分層結(jié)構(gòu)，再將制作好的單樁承臺基礎(chǔ)埋入透明成層土模擬系統(tǒng)；

s004，設(shè)備安設(shè)：確定透明模型槽位置并固定在光學(xué)平臺上，根據(jù)透明模型槽的位置確定沉樁儀、注漿設(shè)備、激光器以及ccd相機(jī)的相對位置；

s005，調(diào)試：打開激光器，調(diào)節(jié)功率選擇合適的激光強(qiáng)度，調(diào)整激光切面的角度，使得激光面垂直打入透明土中形成散斑場；微調(diào)整ccd相機(jī)位置使之與激光器垂直，且使得其能拍攝整個(gè)透明土激光切面，試拍幾張照片確定拍攝效果良好后，將ccd相機(jī)設(shè)為自動(dòng)連續(xù)拍攝模式并進(jìn)行設(shè)備固定；

s006，靜壓沉樁：轉(zhuǎn)動(dòng)沉樁儀軸承，選擇0～30°之間的沉樁傾斜角度并固定，打開步進(jìn)電機(jī)沉樁至透明砂土層中5～50mm深度，并通過ccd相機(jī)采集數(shù)據(jù)照片記錄沉樁過程土體的散斑場；

s007，注漿：分離沉樁儀與微型鋼管樁，采用注漿管連接注漿設(shè)備與微型鋼管樁，打開注漿設(shè)備，通過注漿控制計(jì)算機(jī)輸入注漿控制參數(shù)，將0～8倍所述微型鋼管樁的樁身體積的漿液注入透明成層土模擬系統(tǒng)中，并通過ccd相機(jī)記錄散斑場照片；

s008，后處理：注漿完成后，通過計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理軟件對獲得的散斑場圖像系列進(jìn)行分析，得到沉樁及注漿過程中土體位移場的變化，并觀察、分析注漿體的最終分布。

所述快速攪拌的轉(zhuǎn)速最高達(dá)800r/min。

所述透明模型槽由厚度為8mm的樹脂玻璃制作而成。

本發(fā)明與常規(guī)微型鋼管樁后注漿研究方法相比，本發(fā)明有效解決了近海軟黏土中微型鋼管樁沉樁、注漿過程中樁周土體位移場可視化問題，且操作簡單經(jīng)濟(jì)可行，試驗(yàn)效果明顯。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)配制新型透明黏土操縱簡單，經(jīng)濟(jì)可行，可廣泛應(yīng)用于近海軟黏土注漿試驗(yàn)研究；

(2)能連續(xù)監(jiān)測沉樁、注漿過程中土體位移場的變化和最終注漿體的分布；

(3)為后注漿技術(shù)的機(jī)理分析提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明模擬基礎(chǔ)糾偏的微型鋼管樁布置示意圖；

圖中：1為透明砂土層，2為透明模型槽，3為透明成層土模擬系統(tǒng)，4為加載板，5為激光器，6為ccd相機(jī)，7為圖像采集計(jì)算機(jī)，8為沉樁儀，9為注漿設(shè)備，10為微型鋼管樁，11為注漿控制計(jì)算機(jī)，12為光學(xué)平臺，13為單樁承臺基礎(chǔ)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：軟土地基加固

如圖1所示，透明成層土模擬系統(tǒng)，包括卡波樹脂和分散在所述卡波樹脂中的碳納米示蹤材料。

所述碳納米示蹤材料粒徑為20～30nm，純度98％以上。

所述碳納米示蹤材料包括碳納米管、納米碳化硅、納米碳化硼、納米碳化鈦材料中的一種或幾種。

透明成層土模擬系統(tǒng)的配制方法，其特征在于：包括以下步驟：

s01，配制透明黏土：選取干凈的桶，倒入蒸餾水，蒸餾水中放置一個(gè)溫度傳感器以監(jiān)測溫度，采用加熱器加熱水溫至50～70℃，并在保溫箱內(nèi)靜置3～4h；按蒸餾水與卡波樹脂質(zhì)量比(380～410)：1稱取卡波樹脂原材料，并加入桶中，密封桶后靜置6～7h；再采用攪拌器攪拌30～40min，再密封桶后靜置6～7h；naoh與卡波樹脂按質(zhì)量比(2.4～2.5)：1稱取naoh固體，加入盛有蒸餾水的燒杯中，將其攪拌、溶解后倒入桶內(nèi)；采用攪拌器快速攪拌5～10min至其運(yùn)動(dòng)粘度到2×10^-3～8×10^-2m²/s后靜置；這里的運(yùn)動(dòng)粘度取值為一個(gè)比甘油粘度值高的即可；

s02，配制透明成層土模擬系統(tǒng)：取s01的透明黏土樣放置在透明模型槽內(nèi)，添加碳納米示蹤材料作為散斑場材料后攪拌均勻，并利用真空泵抽真空去氣泡后轉(zhuǎn)移到待試驗(yàn)的透明模型槽內(nèi)。

透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置，其中透明砂土層1置于透明模型槽2的底部，透明成層土模擬系統(tǒng)3置于透明砂土層1上部形成透明成層土，碳納米示蹤材料添加在透明成層土模擬系統(tǒng)3中形成散斑場，透明成層土模擬系統(tǒng)3上覆荷加載板4，加載板4上可通過砝碼增減以模擬實(shí)際某一深度地層的應(yīng)力情況，激光器5垂直透明模型槽2的正面擺放，ccd相機(jī)6垂直置于透明模型槽2的右側(cè)并與激光器5的投射方向垂直，ccd相機(jī)6與圖像采集計(jì)算機(jī)7連接進(jìn)行沉樁、注漿過程中的圖像數(shù)據(jù)的采集，沉樁儀8可通過軸承旋轉(zhuǎn)進(jìn)行沉樁傾斜角度的調(diào)整，注漿設(shè)備9與微型鋼管樁10連接，通過注漿控制計(jì)算機(jī)11對注漿參數(shù)進(jìn)行控制和設(shè)定，整個(gè)裝置置于光學(xué)平臺12上。

透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置的使用方法，包括以下步驟：

首先將正十二烷和十五號白油在24℃溫度下按1:4質(zhì)量比混合而成的溶液與烘烤石英砂顆粒制配50mm高的透明砂土層1并置于透明模型槽2(由厚度為8mm樹脂玻璃制作，形狀為上部開口的長方體，長150mm，寬150mm，高400mm)的底部作為持力層；

再配制透明黏土(高200mm)，選用體積為30l的干凈塑料桶，加入29.4l的蒸餾水，水中放置一溫度傳感器(為引線熱電阻式，其測量范圍-50～200℃，探頭直徑為4mm，長度為30mm，引線長度為1m，測量精度為0.3℃)監(jiān)測溫度，采用加熱器(為懸浮加熱器，俗稱熱得快，功率3000w)加熱水溫至60℃，并在保溫箱(為大型可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)，內(nèi)箱尺寸寬400mm，高500mm，深400mm，外箱尺寸為寬970mm，高1360mm，深度970mm，其可控溫度為-20～150℃，濕度可保證在20％～98％，溫控精度溫度±0.2℃，濕度精度為±2.5％)放置4h；稱取一定量卡波樹脂原材料(75g)加入塑料桶中，密封后靜置7h；采用小功率攪拌器(為實(shí)驗(yàn)室電動(dòng)機(jī)械攪拌機(jī)，功率300w，轉(zhuǎn)速范圍為0～2000r/min，使用常規(guī)220v，50hz的交流電)攪拌30～40min，密封后靜置6h；按naoh與卡波樹脂質(zhì)量比2.4：1稱取naoh固體(固體粉末31.1g，純度等級為分析純(ar))，加入盛有蒸餾水的燒杯中攪拌溶解后倒入塑料桶中，采用大功率攪拌器(功率2000w，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)800r/min，有3個(gè)固定的轉(zhuǎn)速檔位，使用常規(guī)220v，50hz的交流電)快速攪拌5min至粘稠度很高，后靜置得到透明黏土；

取透明黏土樣添加碳納米示蹤材料(碳納米管，粒徑為20～30nm，純度98％)后攪拌均勻并放入透明模型槽2內(nèi)得透明成層土模擬系統(tǒng)3，再利用真空泵(功率320w，一級真空度-0.089mpa)去除氣泡，形成下部為透明砂土層持力層、上部為黏土的透明成層土；

其次，在平整的場地安設(shè)好光學(xué)平臺12(長2000mm，寬1500mm，高800mm，臺面厚度300mm，桌腿截面200mm×200mm，光學(xué)平臺上面有螺孔可用于固定試驗(yàn)儀器)，選擇合適的位置擺放透明模型槽2并固定；如圖1所示本實(shí)施例中ccd相機(jī)6(分辨率50～1000w，幀數(shù)15，幀曝光，曝光時(shí)間100μs～30s)擺放在透明模型槽2右側(cè)并與圖像采集計(jì)算機(jī)7連接，激光器5(半導(dǎo)體片光源，可提供0～3w之間任意穩(wěn)定功率)垂直擺放在透明模型槽2正前方，微型鋼管樁10(空心鋼管，外直徑為20mm，壁厚1mm，樁長250mm)與沉樁儀8連接好擺放在左側(cè)并調(diào)整合適的距離，注漿設(shè)備9與注漿控制計(jì)算機(jī)11連接進(jìn)行初步調(diào)試，至此，透明成層土模擬系統(tǒng)中微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置搭設(shè)、安裝完成；

然后，微調(diào)激光器5至合適位置并調(diào)節(jié)激光器5功率至合適亮度，本實(shí)例中激光器5發(fā)射功率設(shè)定為1.5w，打開圖像采集計(jì)算機(jī)7的圖像采集系統(tǒng)，調(diào)整ccd相機(jī)6與透明模型槽2的距離使采集到的圖像信息清晰、完整，并進(jìn)行試拍攝，確認(rèn)拍攝效果良好后將其設(shè)為連續(xù)自動(dòng)拍攝模式；調(diào)整沉樁儀8位置使得激光切面中心線穿過模型管樁中心并固定，打開沉樁儀8完成靜壓沉樁過程(管樁進(jìn)入透明砂土持力層10mm)，關(guān)閉、斷開沉樁儀器并移走，安設(shè)加載板4(長140mm，寬140mm，后3mm輕質(zhì)鋼板)，再將鋼管樁模型與注漿設(shè)備9連接，打開位移式注漿設(shè)備9，并通過注漿控制計(jì)算機(jī)11輸入相應(yīng)的注漿控制參數(shù)，本實(shí)例中為將4倍鋼管樁模型體積的水通過鋼管樁模型下端開設(shè)的注漿孔注入透明成層土中；注漿控制計(jì)算機(jī)11記錄注漿過程注漿壓力和注漿速率隨時(shí)間的變化曲線，圖像采集計(jì)算機(jī)7則記錄下沉樁、注漿過程中激光切面的散斑場；

最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過piv軟件對所得散斑場序列圖像進(jìn)行處理分析得到沉樁、后注漿過程中樁周土體位移場的變化，即沉樁、注漿過程的可視化，并結(jié)合注漿控制計(jì)算機(jī)11得到的注漿參數(shù)變化曲線，分析注漿機(jī)理其相應(yīng)的影響因素。

實(shí)施例2：軟土地基加固

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：將正十二烷和十五號白油在22℃下按1:4質(zhì)量比混合而成的溶液與烘烤石英砂顆粒制配30mm高的透明砂土層1并置于透明模型槽2。

再配制透明黏土(高200mm)，選用體積為10l的干凈塑料桶，加入9.6l的蒸餾水，水中放置一溫度傳感器監(jiān)測溫度，采用加熱器加熱水溫至50℃，并在保溫箱放置3h；稱取一定量卡波樹脂原材料(24g)加入塑料桶中，密封后靜置6h；采用小功率攪拌器攪拌30～40min，密封后靜置7h；按naoh與卡波樹脂質(zhì)量比2.4：1稱取naoh固體(10g)，加入盛有蒸餾水的燒杯中攪拌溶解后倒入塑料桶中，采用大功率攪拌器快速攪拌10min至粘稠度很高，后靜置得到透明黏土。

實(shí)施例3：軟土地基加固

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于：將正十二烷和十五號白油在23℃下按1:4質(zhì)量比混合而成的溶液與烘烤石英砂顆粒制配80mm高的透明砂土層1并置于透明模型槽2。

再配制透明黏土(高200mm)，選用體積為50l的干凈塑料桶，加入49.6l的蒸餾水，水中放置一溫度傳感器監(jiān)測溫度，采用加熱器加熱水溫至70℃，并在保溫箱放置3.5h；稱取一定量卡波樹脂原材料(124g)加入塑料桶中，密封后靜置6.5h；采用小功率攪拌器攪拌30～40min，密封后靜置6.5h；按naoh與卡波樹脂質(zhì)量比2.5：1稱取naoh固體(49.6g)，加入盛有蒸餾水的燒杯中攪拌溶解后倒入塑料桶中，采用大功率攪拌器快速攪拌8min至粘稠度很高，后靜置得到透明黏土。

實(shí)施例4：既有基礎(chǔ)糾偏

如圖1所示，首先，透明成層土模擬系統(tǒng)中的微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置，其中透明砂土層1置于透明模型槽2的底部，透明成層土模擬系統(tǒng)3置于透明砂土層1上部形成透明成層土，碳納米示蹤材料添加在透明黏土中形成散斑場。

如圖2所示，將原有單樁承臺基礎(chǔ)(這里的原有單樁承臺基礎(chǔ)包括近海軟黏土地基基礎(chǔ)，即軟土地基，該軟土地基在長時(shí)間承受荷載的情況下發(fā)生不均勻沉降導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜偏移α角度，這里的基礎(chǔ)為軟土地基上部的荷載，例如輸電塔等建筑物，為此我們采用注漿微型鋼管樁10進(jìn)行糾偏加固，α較小時(shí)可以采用傾斜β角度的微型鋼管樁10結(jié)合注漿措施直接糾偏，微型鋼管樁10的沉樁傾斜角度(即β)可大可小，一般視現(xiàn)場具體情況而定；情況嚴(yán)重即α較大時(shí)，我們可以在偏向的那一側(cè)沿單樁承臺基礎(chǔ)13打設(shè)一系列微型鋼管樁10，微型鋼管樁10可傾斜可垂直，利用微型鋼管樁10的樁基承載力和千斤頂以及牛腿等工具將傾斜基礎(chǔ)頂直進(jìn)行強(qiáng)行糾偏)中的單樁承臺基礎(chǔ)13埋入透明成層土中，激光器5垂直透明模型槽2的正面擺放，ccd相機(jī)6垂直置于透明模型槽2的右側(cè)，與激光器5的投射方向垂直，ccd相機(jī)6與圖像采集計(jì)算機(jī)7連接進(jìn)行沉樁、注漿過程中的圖像數(shù)據(jù)的采集，沉樁儀8可通過軸承旋轉(zhuǎn)進(jìn)行沉樁傾斜角度的調(diào)整，注漿設(shè)備9與微型鋼管樁10連接，通過注漿控制計(jì)算機(jī)11對注漿參數(shù)進(jìn)行控制和設(shè)定，整個(gè)裝置置于光學(xué)平臺12上。

具體的實(shí)施步驟為：首先將正十二烷和十五號白油在24℃溫度下按1:4質(zhì)量比混合而成的溶液與烘烤石英砂顆粒制配50mm高的透明砂土1并至于透明模型槽2(由厚度為8mm樹脂玻璃制作，形狀為上部開口的長方體，長150mm，寬150mm，高400mm)的底部作為持力層；

再配制透明黏土(高200mm)，選用體積為30l的干凈塑料桶，加入29.4l的蒸餾水，水中放置一溫度傳感器(為引線熱電阻式，其測量范圍-50～200℃，探頭直徑為4mm，長度為30mm，引線長度為1m，測量精度為0.3℃)監(jiān)測溫度，采用加熱器(為懸浮加熱器，俗稱熱得快，功率3000w)加熱水溫至60℃，并在保溫箱(為大型可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)，內(nèi)箱尺寸寬400mm，高500mm，深400mm，外箱尺寸為寬970mm，高1360mm，深度970mm，其可控溫度為-20～150℃，濕度可保證在20～98％，溫控精度溫度±0.2℃，濕度精度為±2.5％)放置4h；稱取一定量carbopolultrez10(即卡波樹脂)原材料(75g)加入塑料桶中，密封后靜置7h；采用小功率攪拌器(為實(shí)驗(yàn)室電動(dòng)機(jī)械攪拌機(jī)，功率300w，轉(zhuǎn)速范圍為0～2000r/min，使用常規(guī)220v，50hz的交流電)攪拌30～40min，密封后靜置6h；按naoh與carbopolultrez10聚合物質(zhì)量比2.4：1稱取naoh固體(固體粉末31.1g，純度等級為分析純(ar))，加入盛有蒸餾水的燒杯中攪拌溶解后倒入塑料桶中，采用大功率攪拌器(功率2000w，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)800r/min，有3個(gè)固定的轉(zhuǎn)速檔位，使用常規(guī)220v，50hz的交流電)快速攪拌5min至粘稠度很高，后靜置得到新型透明黏土3；取樣添加碳納米示蹤材料(碳納米管，粒徑為20～30nm，純度98％)后攪拌均勻并放入透明模型槽2內(nèi)，再利用真空泵(功率320w，一級真空度-0.089mpa)去除氣泡，形成下部為砂土層持力層上部為黏土的透明成層土，再將原有單樁承臺基礎(chǔ)13埋入透明成層土中；

其次，在平整的場地安設(shè)好光學(xué)平臺12(長2000mm，寬1500mm，高800mm，臺面厚度300mm，桌腿截面200mm×200mm，光學(xué)平臺12上面有螺孔可用于固定試驗(yàn)儀器)，選擇合適的位置擺放透明模型槽2并固定；如圖1所示本實(shí)施例中ccd相機(jī)6(分辨率50～1000w，幀數(shù)15，幀曝光，曝光時(shí)間100μs～30s)擺放在透明模型槽2右側(cè)并與圖像采集計(jì)算機(jī)7連接，激光器5(半導(dǎo)體片光源，可提供0～3w之間任意穩(wěn)定功率)垂直擺放在透明模型槽2正前方，微型鋼管樁10(空心鋼管，外直徑為20mm，壁厚1mm，樁長250mm)與沉樁儀8連接好擺放在有左側(cè)并調(diào)整合適的距離，注漿設(shè)備9與注漿控制計(jì)算機(jī)11連接進(jìn)行初步調(diào)試，至此，透明黏土中微型鋼管樁后注漿試驗(yàn)裝置搭設(shè)、安裝完成；

然后，微調(diào)激光器5至合適位置并調(diào)節(jié)激光器5功率至合適亮度，本實(shí)例中激光器5發(fā)射功率設(shè)定為1.5w，打開圖像采集計(jì)算機(jī)7的圖像采集系統(tǒng)，調(diào)整ccd相機(jī)6與透明模型槽2的距離使采集到的圖像信息清晰、完整，并進(jìn)行試拍攝，確認(rèn)拍攝效果良好后將其設(shè)為連續(xù)自動(dòng)拍攝模式；調(diào)整沉樁傾斜角度為10°(這里取的沉樁傾斜角度為考慮經(jīng)驗(yàn)值取得一個(gè)參考值)并調(diào)整沉樁儀8至合適位置，打開沉樁儀8開關(guān)完成靜壓沉樁過程(管樁進(jìn)入透明砂土持力層10mm)，關(guān)閉、斷開沉樁儀并移走，再將微型鋼管樁10與注漿設(shè)備9連接，打開位移式注漿設(shè)備9，并通過注漿控制計(jì)算機(jī)11輸入相應(yīng)的注漿控制參數(shù)，本實(shí)例中為將6倍鋼管樁模型體積的水通過微型鋼管樁10下端開設(shè)的注漿孔注入透明成層土中；注漿控制計(jì)算機(jī)11記錄注漿過程注漿壓力和注漿速率隨時(shí)間的變化曲線，計(jì)算機(jī)7則記錄下注漿過程中激光切面的散斑場；

最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過piv軟件對所得散斑場序列圖像進(jìn)行處理分析得到注漿過程中樁周土體位移場的變化，并結(jié)合注漿控制計(jì)算機(jī)11得到的注漿參數(shù)變化曲線，分析注漿機(jī)理其相應(yīng)的影響因素，以及糾偏效果的好壞。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。