用下嵌巖粧與巖體的相互作用，破碎、沉渣等現(xiàn)象對承載特性的影響規(guī)律，從而可以可視化模擬嵌巖粧與巖體相互作用效應(yīng)，并且可以觀測豎向、水平向以及傾斜向荷載作用下嵌巖粧與巖體的變形、破碎以及承載特性，對于指導(dǎo)嵌巖粧施工對巖體的影響具有重要意義，且試驗裝置操作簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明裝置俯視圖；
[0026]圖2是本發(fā)明裝置施加傾斜拉力的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明裝置施加豎向壓力的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明裝置傾斜嵌巖粧施加傾斜拉力的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中，1為模型槽，2為透明巖體，3為嵌巖粧，4為圓形拍攝滑軌上的數(shù)碼相機，5為圓形拍攝滑軌，6為加載平臺下的數(shù)碼相機，7為加載平臺，8為觀測窗，9為橫向定滑輪，10為可固定的水平移動滑塊，11為豎向定滑輪，12為可固定的豎向移動滑塊，13為加載架，14為砝碼，15為加載托盤，16為透明巖體中的裂縫，17為天然土，18為透明巖體和粧體的接觸面，19為壓力加載板，20為拖拽砝碼。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明提出了一種基于透明巖體的嵌巖粧模型試驗裝置，如圖1?圖3所示，其由加載平臺7、設(shè)置于加載平臺7上方的透明模型槽1、嵌巖粧3、豎向加載裝置和水平向和斜向加載裝置組成，其中，透明模型槽1的下部裝有透明巖體2，透明巖體2的上部裝有天然土 17，嵌巖粧3布置于透明模型槽1的中心并依次穿透天然土 17并部分嵌入透明巖體2 ;豎向加載裝置用于在豎直方向上對嵌巖粧3施加壓力；水平向和斜向加載裝置用于在水平向和斜向?qū)η稁r粧3施加壓力；模型槽1的側(cè)面和底面設(shè)置有數(shù)碼相機；加載平臺上設(shè)置有觀測窗8。
[0031]其中，模型槽1的材料可以為透明有機玻璃或透明鋼化玻璃，模型槽1為邊長250?300mm、高度300?450mm、壁厚10?20mm的底部封口、上部開口的長方體；或者直徑為250?300mm、高度為300?450mm、壁厚10?20mm的底部封口、上部開口的圓柱體。嵌巖粧3可以為鋼筋混凝土嵌巖粧、素混凝土嵌巖粧或鋼管混凝土嵌巖粧，其橫截面形狀可以為圓形、長方形、X形、Y形或者環(huán)形中的任意一種，分別構(gòu)成圓形粧、長方形粧、X形粧、Y形粧或者管粧。具體地，圓形粧的直徑為20?25mm，粧長為300?450mm ;長方形粧的邊長為20?25mm，粧長為300?450mm ；X形粧或Y形粧的外包圓直徑為20?25mm，開弧角度為90?120°，粧長為300?450mm ;的管粧的外徑為20?25mm，管壁厚為5?7mm，粧長為300?450mm。
[0032]嵌巖粧與透明巖體2相對位置為嵌巖粧垂直或傾斜嵌入透明巖體，嵌巖粧軸線與垂直線（即天然垂直線，為重力加速度的方向）構(gòu)成的傾斜角為0°?45°，如圖4中角度a所示。
[0033]加載平臺7由鋼材和透明有機玻璃制作而成，或者由透明鋼化玻璃制作而成，觀測窗8由透明有機玻璃或透明鋼化玻璃制成。
[0034]透明巖體2由天然硅石制成，透明巖體2內(nèi)部設(shè)置有0?3組的裂縫，裂縫材料為耐高溫的彩色片狀的石英；透明巖體2與嵌巖粧3粧體的接觸面為光滑或粗糙，有沉渣或無沉渣；沉渣為彩色石英砂顆粒。
[0035]豎向加載裝置包括砝碼14和壓力加載板19，壓力加載板19套設(shè)于嵌巖粧3的頂端，可以通過在壓力加載板19的下方設(shè)置卡槽嵌住嵌巖粧3，如設(shè)置牛耳將嵌巖粧3固定，碼設(shè)14置于壓力加載板19的上方；水平向和斜向加載裝置包括加載架13、橫向定滑輪9、可固定的水平移動滑塊10、豎向定滑輪11、可固定的豎向移動滑塊12、拖拽砝碼20和加載托盤15，加載架13固定在加載平臺7上，包括相互連接的橫桿和豎桿，可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12分別設(shè)置于加載架13的橫桿和豎桿上，可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12上分別連接有橫向定滑輪9和豎向定滑輪11 ;加載托盤15通過繩索跨過豎向定滑輪11和橫向定滑輪9與嵌巖粧3相連，拖拽砝碼20設(shè)置于加載托盤15中；通過移動可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12的位置調(diào)整水平向、傾斜向和豎向荷載。
[0036]數(shù)碼相機包括兩個，其中一個設(shè)置于圓形拍攝滑軌5上（如附圖標(biāo)記4所示），圓形拍攝滑軌5環(huán)繞設(shè)置于模型槽1的周圍，另一個數(shù)碼相機設(shè)置于加載平臺的觀測窗的底部（如附圖標(biāo)記6所示）。
[0037]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明專利的【具體實施方式】。本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不僅僅局限于本實施方式的描述。
[0038]實施例1
[0039]在本實施例中，如圖1和圖2所示，模型槽采用有機玻璃進(jìn)行制作，邊長為230mm，高度為450mm，壁厚為20mm，是一個底部封口，上部開口的長方體，透明巖體采用天然硅石預(yù)制，透明巖體的長為230mm，寬為230mm，高度為100mm，透明巖體中預(yù)埋1組彩色片狀石英模擬裂縫16，在透明巖體上部的中心位置預(yù)設(shè)放置嵌巖粧的孔洞，該孔洞略大于嵌巖粧的直徑，孔徑為22mm，孔洞深度為40mm。澆筑鋼筋混凝土粧作為嵌巖粧，嵌巖粧的截面為圓形?；炷凉橇稀摻畛叽绨凑张c實際工程的相似比進(jìn)行縮放。在模型槽的上部填入天然土層至設(shè)計高度200mm)。將埋設(shè)好透明巖體2、嵌巖粧3和天然土 17的模型槽1放在加載平臺7上，模型槽1底部與觀測窗8對準(zhǔn)；在模型槽1周圍布置圓形拍攝滑軌5，在圓形拍攝滑軌5上布置1臺數(shù)碼相機4 ;在加載平臺7觀測窗8下面布置1臺數(shù)碼相機6。在模型槽的上方設(shè)置水平向和斜向加載裝置。首先，將加載架13固定在加載平臺7上，分別將可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12設(shè)置于加載架13的橫桿和豎桿上，可固定的水平移動滑塊10 (可在水平桿上移動和固定)和可固定的豎向移動滑塊12 (可在豎桿上移動和固定）上分別連接有橫向定滑輪9和豎向定滑輪11 ;加載托盤15通過繩索跨過豎向定滑輪11和橫向定滑輪9與嵌巖粧3相連，拖拽砝碼20設(shè)置于加載托盤15中；通過移動可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12的位置調(diào)整水平向、傾斜向和豎向荷載。
[0040]利用上述裝置進(jìn)行施加傾斜向、水平向和豎向荷載的操作步驟如下：
[0041]通過可固定的水平移動滑塊10和可固定的豎向移動滑塊12位置的改變調(diào)整繩索拉力與嵌巖粧3軸線的夾角在0°到90°之間，形成不同傾斜向拉荷載形式，其中，當(dāng)夾角為0。時，為豎直向，當(dāng)夾角為90°時，為水平向；通過逐級增加砝碼14的質(zhì)量的方式調(diào)整所施加荷載的大小形成分級加載。每級荷載下通過圓形拍攝滑軌5上的數(shù)碼相機4和加載平臺7觀測窗8下面的數(shù)碼相機6，觀測嵌巖粧3與透明巖體2之間的相互作用。
[0042]實施例2
[0043]本實施例的嵌巖粧模型試驗裝置基本同實施例1，不同的是，本實施例中，模型槽采用有機玻璃進(jìn)行制備，且模型槽為直徑240mm、高度為400mm、壁厚20mm的底部封口、上部開口的圓柱體；透明巖體的直徑為240mm，高度為110mm，透明巖體中預(yù)埋2組彩色片狀石英模擬裂縫，孔洞的孔徑為22mm，孔洞深度為45mm，嵌巖粧為鋼管混凝土粧，嵌巖粧橫截面為X型。同時，在嵌巖粧的側(cè)壁和端部設(shè)置由彩色石英顆粒模擬的沉渣。模型槽1的上部填入天然土 17層至設(shè)計高度250mm。
[0044]將本裝置用于模擬施加傾斜向、水平向和豎向荷載的操作步驟同實施例1。
[0045]實施例3
[0046]本實施例的嵌巖粧模型試驗裝置基本同實施例1，不同的是，本實施例中，模型槽采用鋼化玻璃進(jìn)行制備，且模型槽為直徑230mm、高度為450mm、壁厚15mm的底部封口、上部開口的圓柱體；透明巖體的直徑為230_，高度為100_，透明巖體中預(yù)埋3組彩色片狀石英模擬裂縫，孔洞的孔徑為22mm，孔洞深度為40mm，嵌巖粧為鋼筋混凝土粧，嵌巖粧橫截面為長方形。同時，在嵌巖粧的側(cè)壁和端部設(shè)置由彩色石英顆粒模擬的沉渣。模型槽1的上部填入天然土 17層至設(shè)計高度200mm。
[0047]將本裝置用于模擬施加傾斜向、水平向和豎向荷載的操作步驟同實施例1。
[0048]實施例4
[0049]本實施例提供了一種用于模擬施加豎向壓荷載的嵌巖粧模型試驗裝置。模型槽