一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及土木建筑工程领域，具体涉及一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置及其试验方法。

背景技术

随着我国的快速城镇化进程，建筑业规模不断扩大，建筑能耗所占的比例也持续增长。而暖通空调系统在建筑能耗中所占的比例极大，因此开发新能源技术，降低暖通空调系统能耗成为降低建筑能耗的关键。地热能作为一种清洁可再生能源，可以有效提高非化石能源比重，降低传统空调能耗。

地热能的开发主要基于传统的地源热泵技术，即将空调系统中的冷凝器或蒸发器直接埋入地下与大地进行热交换，或者通过水之类的中间介质在封闭环路中的循环流动完成与大地的热交换。但该项工程技术需要占用较大的地下空间，而随着我国可利用土地面积的减少，工程技术人员正在改进这一技术，提出了一种能量桩技术方案。

能量桩是一种新型的桩基础，将换热管直接埋设在建筑物混凝土桩基中，通过热交换液，利用土体温度与冬夏两季较大的反向温差，实现土体与上部建筑结构的热交换，获取地热能。既能减少污染排放，又能充分利用能源。但能量桩群桩基础在与周围土体进行热交换的同时，会对周围的桩体产生影响，包括温度场与位移场的叠加，桩顶变形相互制约，荷载重新分配等。

但目前能量桩的群桩模型试验不能较好的实现对桩-土温度场和位移场的全覆盖监测，桩型多为端承-摩擦桩，不能较好的模拟工程实况。因此，采用一种新的测试系统，对温度循环及竖向荷载下能量桩群桩的热力学特性进行研究就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置及其试验方法，以解决现有技术存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台、透明模型槽和端承槽。

所述光学平台上安装有透明模型槽和四个升降支架，透明模型槽为上端开口的矩形槽，四个升降支架分别位于透明模型槽的四侧。所述透明模型槽的正上方安装有红外热成像仪。

每个所述升降支架上均滑动连接有红外热成像仪、激光发射器和CCD工业相机，红外热成像仪位于激光发射器上方，CCD工业相机位于激光发射器下方。

所述透明模型槽的底部固定有若干端承槽，端承槽包括盖板、柔性弹簧和桩模，桩模为竖直的筒状结构，桩模的内壁涂有防水凡士林。

工作状态Ⅰ时，所述柔性弹簧安装到桩模内。

工作状态Ⅱ时，所述盖板封盖在桩模上。

每个端承槽上端均设置有模型桩，所述模型桩上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ，孔洞Ⅰ贯穿模型桩的上端面。

若干所述模型桩的上端与承台连接，承台与每个模型桩的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ，孔洞Ⅱ与孔洞Ⅰ连通。所述孔洞Ⅰ和孔洞Ⅱ内注满水。

所述透明模型槽内填充有透明土，承台位于透明土上方。

进一步，所述透明土包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽。

进一步，升降支架上设置有竖直的滑杆，红外热成像仪、激光发射器和CCD工业相机滑动连接在滑杆上。

进一步，每个所述升降支架的滑杆在透明模型槽对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。

进一步，所述承台的下表面与透明土的上表面齐平。

进一步，所述承台的下表面与透明土的上表面存在间隙。

基于上述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽放置在光学平台上，并在透明模型槽底部固定若干桩模，桩模内壁涂上防水凡士林，向桩模内安装柔性弹簧。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽装入预定高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。

3)当所述透明土靠近桩模上端后，将若干模型桩插入对应的桩模，继续向透明模型槽填入透明土并达到最终设计高度。

4)将所述承台固定在若干模型桩的上端，并将孔洞Ⅰ和孔洞Ⅱ注满水。

5)将四个所述升降支架放置在光学平台上并调节好位置，并调整好外热成像仪、CCD工业相机和激光发射器的高度，红外热成像仪和CCD工业相机接入计算机并进行调试。

6)对所述承台施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ向孔洞Ⅰ插入加热棒或制冷棒，对模型桩施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪、CCD工业相机和激光发射器始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪和CCD工业相机将采集的信息发送至计算机进行分析处理。

基于上述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽放置在光学平台上，并在透明模型槽底部固定若干桩模，桩模内壁涂上防水凡士林，将盖板封盖在桩模上。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽装入预定高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。

3)当所述透明土达到模型桩桩底设计高度后，将若干模型桩安装到各个桩模对应的位置，继续向透明模型槽填入透明土并达到最终设计高度。

4)将所述承台固定在若干模型桩的上端，并将孔洞Ⅰ和孔洞Ⅱ注满水。

5)将四个所述升降支架放置在光学平台上并调节好位置，并调整好外热成像仪、CCD工业相机和激光发射器的高度，红外热成像仪和CCD工业相机接入计算机并进行调试。

6)对所述承台施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ向孔洞Ⅰ插入加热棒或制冷棒，对模型桩施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪、CCD工业相机和激光发射器始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪和CCD工业相机将采集的信息发送至计算机进行分析处理。

本发明的有益效果在于：

1.可以模拟端承桩-群桩低承台、端承桩-群桩高承台、摩擦桩-群桩高承台、摩擦桩-群桩低承台四种工程状况，探究在这四种工况下能量桩的热力学响应，改善了当前端承摩擦单桩工况所带来的单一性；

2.通过具体的试验操作，可探究群桩桩体在温度循环荷载下对周围桩体产生的影响，不同温差梯度下桩-土温度及位移变化规律，冷热循环荷载下桩-土温度及位移变化规律等，为能量桩的推广及应用提供参考；

3.将可视化技术与红外线温度测量结合起来，形成在温度循环及竖向荷载下整个群桩-土范围内的连续位移场及温度场，弥补了目前能量桩模型试验中不能较好的实现对桩-土温度场和位移场的全覆盖监测，优化了能量桩群桩的热力学特性研究试验装置。

附图说明

图1为本发明装置的整体示意图；

图2为透明模型槽内部示意图；

图3为盖板与桩模装配示意图；

图4为模型桩示意图；

图5为群桩及承台俯视图；

图6为实施例1透明模型槽内的摩擦桩-群桩低承台模型图；

图7为实施例3透明模型槽内的摩擦桩-群桩高承台模型图；

图8为实施例5透明模型槽内的端承桩-群桩高承台模型图；

图9为实施例7透明模型槽内的端承桩-群桩低承台模型图。

图中：光学平台1、升降支架101、红外热成像仪102、CCD工业相机103、激光发射器104、透明模型槽2、透明土201、端承槽3、盖板301、柔性弹簧302、桩模303、模型桩4、孔洞Ⅰ401、承台5和孔洞Ⅱ501。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台1、透明模型槽2和端承槽3。

参见图1，所述光学平台1上安装有透明模型槽2和四个升降支架101，透明模型槽2为上端开口的矩形槽，四个升降支架101分别位于透明模型槽2的四侧。所述透明模型槽2的正上方安装有红外热成像仪102。

所述升降支架101上设置有竖直的滑杆，每个升降支架101的滑杆在透明模型槽2对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。红外热成像仪102、激光发射器104和CCD工业相机103滑动连接在所述滑杆上，红外热成像仪102位于激光发射器104上方，CCD工业相机103位于激光发射器104下方。

所述透明模型槽2的底部固定有多个端承槽3，端承槽3包括柔性弹簧302和桩模303，桩模303为竖直的筒状结构，桩模303的内壁涂有防水凡士林，桩模303的内径与模型桩4的外径相匹配。

所述柔性弹簧302安装到桩模303内，模型桩4的下端插入桩模303。

参见图4，模型桩4上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ401，孔洞Ⅰ401贯穿模型桩4的上端面，孔洞Ⅰ401洞底距离模型桩4的桩底有一定的安全距离。参见图5，在本实施例中，设置四个所述端承槽3和四根对应的模型桩4，四根模型桩4阵列布置。

多个所述模型桩4的上端与承台5连接，承台5与每个模型桩4的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ501，孔洞Ⅱ501与孔洞Ⅰ401内径一致且相互连通。所述孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501内注满水。

所述透明模型槽2内填充有透明土201，承台5位于透明土201上方，参见图6，所承台5的下表面与透明土201的上表面齐平，形成摩擦桩-群桩低承台模型。

所述透明土201包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽2。

实施例2：

本实施例基于实施例1所述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽2放置在光学平台1上，并在透明模型槽2底部固定多个桩模303，桩模303内壁涂上防水凡士林，向桩模303内安装柔性弹簧302，防水凡士林防止透明土201渗漏并降低桩模303侧壁摩阻力。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽2装入5cm高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。其中，所述透明液体为一定质量比的正十二烷与15号白油，或者一定浓度的溴化钙溶液。

3)当所述透明土201靠近桩模303上端后，将多个模型桩4插入对应的桩模303，继续向透明模型槽2填入透明土201并达到最终设计高度。

4)将所述承台5固定在多个模型桩4的上端，并将孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501注满水。其中，承台5的下表面与透明土201的上表面齐平。

5)将四个所述升降支架101放置在光学平台1上并调节好位置，并调整好外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104的高度，使得激光发射器104、红外热成像仪102和CCD工业相机103位于透明模型槽2的中轴线处，打开并调整激光发射器104使其光源中心线形成的切面垂直于透明模型槽2对应的侧面，并调试散斑场的清晰度。将所述红外热成像仪102和CCD工业相机103连入计算机，打开红外热成像仪102和CCD工业相机103，调整镜头，使拍摄的图片能够涵盖整个桩-土范围。进一步地，调整二者的焦距，使其拍摄的图片饱和清晰。

6)对所述承台5施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ501向孔洞Ⅰ401插入加热棒或制冷棒，对其内部的水进行加热或制冷，实现对模型桩4施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪102和CCD工业相机103将采集的信息发送至计算机进行分析处理。具体的，利用数字图像处理软件，将物理空间像素转换为数字像素，继而确定不同时刻、各个像素点的位置变化并连成整个位移场。所述红外热成像仪102将整个桩-土范围内的不可见红外能量进行转化并传入计算机，经处理后变成可视化热图像。通过查看所有所述红外热成像仪102传入的热图像，可以得出整个桩-土范围内各个点位的温度，进而得出整个范围内的桩-土传热温度分布，揭示传热过程与机理。

实施例3：

本实施例公开了一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台1、透明模型槽2和端承槽3。

参见图1，所述光学平台1上安装有透明模型槽2和四个升降支架101，透明模型槽2为上端开口的矩形槽，四个升降支架101分别位于透明模型槽2的四侧。所述透明模型槽2的正上方安装有红外热成像仪102。

所述升降支架101上设置有竖直的滑杆，每个升降支架101的滑杆在透明模型槽2对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。红外热成像仪102、激光发射器104和CCD工业相机103滑动连接在所述滑杆上，红外热成像仪102位于激光发射器104上方，CCD工业相机103位于激光发射器104下方。

参见图2，所述透明模型槽2的底部固定有多个端承槽3，端承槽3包括柔性弹簧302和桩模303，桩模303为竖直的筒状结构，桩模303的内壁涂有防水凡士林。

所述柔性弹簧302安装到桩模303内，模型桩4的下端插入桩模303。

参见图4，模型桩4上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ401，孔洞Ⅰ401贯穿模型桩4的上端面。参见图5，在本实施例中，设置四个所述端承槽3和四根对应的模型桩4，四根模型桩4阵列布置。

多个所述模型桩4的上端与承台5连接，承台5与每个模型桩4的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ501，孔洞Ⅱ501与孔洞Ⅰ401连通。所述孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501内注满水。

所述透明模型槽2内填充有透明土201，承台5位于透明土201上方。所述透明土201包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽2。参见图7，所述承台5的下表面与透明土201的上表面存在间隙，形成摩擦桩-群桩高承台。

实施例4：

本实施例基于实施例3所述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽2放置在光学平台1上，并在透明模型槽2底部固定多个桩模303，桩模303内壁涂上防水凡士林，向桩模303内安装柔性弹簧302，防水凡士林防止透明土201渗漏并降低桩模303侧壁摩阻力。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽2装入5cm高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。其中，所述透明液体为一定质量比的正十二烷与15号白油，或者一定浓度的溴化钙溶液。

3)当所述透明土201靠近桩模303上端后，将多个模型桩4插入对应的桩模303，继续向透明模型槽2填入透明土201并达到最终设计高度。

4)将所述承台5固定在多个模型桩4的上端，并将孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501注满水。其中，承台5的下表面与透明土201的上表面存在间隙。

5)将四个所述升降支架101放置在光学平台1上并调节好位置，并调整好外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104的高度，使得激光发射器104、红外热成像仪102和CCD工业相机103位于透明模型槽2的中轴线处，打开并调整激光发射器104使其光源中心线形成的切面垂直于透明模型槽2对应的侧面，并调试散斑场的清晰度。将所述红外热成像仪102和CCD工业相机103连入计算机，打开红外热成像仪102和CCD工业相机103，调整镜头，使拍摄的图片能够涵盖整个桩-土范围。进一步地，调整二者的焦距，使其拍摄的图片饱和清晰。

6)对所述承台5施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ501向孔洞Ⅰ401插入加热棒或制冷棒，对其内部的水进行加热或制冷，实现对模型桩4施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪102和CCD工业相机103将采集的信息发送至计算机进行分析处理。具体的，利用数字图像处理软件，将物理空间像素转换为数字像素，继而确定不同时刻、各个像素点的位置变化并连成整个位移场。所述红外热成像仪102将整个桩-土范围内的不可见红外能量进行转化并传入计算机，经处理后变成可视化热图像。通过查看所有所述红外热成像仪102传入的热图像，可以得出整个桩-土范围内各个点位的温度，进而得出整个范围内的桩-土传热温度分布，揭示传热过程与机理。

实施例5：

本实施例公开了一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台1、透明模型槽2和端承槽3。

参见图1，所述光学平台1上安装有透明模型槽2和四个升降支架101，透明模型槽2为上端开口的矩形槽，四个升降支架101分别位于透明模型槽2的四侧。所述透明模型槽2的正上方安装有红外热成像仪102。

所述升降支架101上设置有竖直的滑杆，每个升降支架101的滑杆在透明模型槽2对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。红外热成像仪102、激光发射器104和CCD工业相机103滑动连接在所述滑杆上，红外热成像仪102位于激光发射器104上方，CCD工业相机103位于激光发射器104下方。

所述透明模型槽2的底部固定有多个端承槽3，参见图3，端承槽3包括盖板301和桩模303，桩模303为竖直的筒状结构，桩模303的内壁涂有防水凡士林。

所述盖板301封盖在桩模303上，模型桩4的下端设置在盖板301上端，参见图4，模型桩4上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ401，孔洞Ⅰ401贯穿模型桩4的上端面。参见图5，在本实施例中，设置四个所述端承槽3和四根对应的模型桩4，四根模型桩4阵列布置。

多个所述模型桩4的上端与承台5连接，承台5与每个模型桩4的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ501，孔洞Ⅱ501与孔洞Ⅰ401连通。所述孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501内注满水。

所述透明模型槽2内填充有透明土201，承台5位于透明土201上方。所述透明土201包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽2。参见图8，所述承台5的下表面与透明土201的上表面存在间隙，形成端承桩-群桩高承台。

实施例6：

本实施例基于实施例5所述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽2放置在光学平台1上，并在透明模型槽2底部固定多个桩模303，桩模303内壁涂上防水凡士林，将盖板301封盖在桩模303上。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽2装入5cm高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。其中，所述透明液体为一定质量比的正十二烷与15号白油，或者一定浓度的溴化钙溶液。

3)当所述透明土201达到模型桩4桩底设计高度后，将多个模型桩4安装到各个桩模303对应的位置，继续向透明模型槽2填入透明土201并达到最终设计高度。

4)将所述承台5固定在多个模型桩4的上端，并将孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501注满水。其中，承台5的下表面与透明土201的上表面存在间隙。

5)将四个所述升降支架101放置在光学平台1上并调节好位置，并调整好外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104的高度，使得激光发射器104、红外热成像仪102和CCD工业相机103位于透明模型槽2的中轴线处，打开并调整激光发射器104使其光源中心线形成的切面垂直于透明模型槽2对应的侧面，并调试散斑场的清晰度。将所述红外热成像仪102和CCD工业相机103连入计算机，打开红外热成像仪102和CCD工业相机103，调整镜头，使拍摄的图片能够涵盖整个桩-土范围。进一步地，调整二者的焦距，使其拍摄的图片饱和清晰。

6)对所述承台5施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ501向孔洞Ⅰ401插入加热棒或制冷棒，对其内部的水进行加热或制冷，实现对模型桩4施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪102和CCD工业相机103将采集的信息发送至计算机进行分析处理。具体的，利用数字图像处理软件，将物理空间像素转换为数字像素，继而确定不同时刻、各个像素点的位置变化并连成整个位移场。所述红外热成像仪102将整个桩-土范围内的不可见红外能量进行转化并传入计算机，经处理后变成可视化热图像。通过查看所有所述红外热成像仪102传入的热图像，可以得出整个桩-土范围内各个点位的温度，进而得出整个范围内的桩-土传热温度分布，揭示传热过程与机理。

实施例7：

本实施例公开了一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台1、透明模型槽2和端承槽3。

参见图1，所述光学平台1上安装有透明模型槽2和四个升降支架101，透明模型槽2为上端开口的矩形槽，四个升降支架101分别位于透明模型槽2的四侧。所述透明模型槽2的正上方安装有红外热成像仪102。

所述升降支架101上设置有竖直的滑杆，每个升降支架101的滑杆在透明模型槽2对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。红外热成像仪102、激光发射器104和CCD工业相机103滑动连接在所述滑杆上，红外热成像仪102位于激光发射器104上方，CCD工业相机103位于激光发射器104下方。

所述透明模型槽2的底部固定有多个端承槽3，端承槽3包括盖板301和桩模303，桩模303为竖直的筒状结构，桩模303的内壁涂有防水凡士林。

所述盖板301封盖在桩模303上，模型桩4的下端设置在盖板301上。

参见图4，模型桩4上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ401，孔洞Ⅰ401贯穿模型桩4的上端面。参见图5，在本实施例中，设置四个所述端承槽3和四根对应的模型桩4，四根模型桩4阵列布置。

多个所述模型桩4的上端与承台5连接，承台5与每个模型桩4的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ501，孔洞Ⅱ501与孔洞Ⅰ401连通。所述孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501内注满水。

所述透明模型槽2内填充有透明土201，承台5位于透明土201上方。所述透明土201包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽2。参见图9，所述承台5的下表面与透明土201的上表面齐平，形成端承桩-群桩低承台结构。

实施例8：

本实施例基于实施例7所述的一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置的试验方法，包括以下步骤：

1)将所述透明模型槽2放置在光学平台1上，并在透明模型槽2底部固定多个桩模303，桩模303内壁涂上防水凡士林，将盖板301封盖在桩模303上。

2)调配出与所述透明固体颗粒折射率一致的透明液体，先向透明模型槽2装入5cm高度的透明液体，之后再填入相同高度的透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒依次交替填入。其中，所述透明液体为一定质量比的正十二烷与15号白油，或者一定浓度的溴化钙溶液。

3)当所述透明土201达到模型桩4桩底设计高度后，将多个模型桩4安装到各个桩模303对应的位置，继续向透明模型槽2填入透明土201并达到最终设计高度。

4)将所述承台5固定在多个模型桩4的上端，并将孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501注满水。其中，承台5的下表面与透明土201的上表面齐平。

5)将四个所述升降支架101放置在光学平台1上并调节好位置，并调整好外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104的高度，使得激光发射器104、红外热成像仪102和CCD工业相机103位于透明模型槽2的中轴线处，打开并调整激光发射器104使其光源中心线形成的切面垂直于透明模型槽2对应的侧面，并调试散斑场的清晰度。将所述红外热成像仪102和CCD工业相机103连入计算机，打开红外热成像仪102和CCD工业相机103，调整镜头，使拍摄的图片能够涵盖整个桩-土范围。进一步地，调整二者的焦距，使其拍摄的图片饱和清晰。

6)对所述承台5施加竖向荷载，沉降稳定后，通过孔洞Ⅱ501向孔洞Ⅰ401插入加热棒或制冷棒，对其内部的水进行加热或制冷，实现对模型桩4施加温度荷载，此过程中，红外热成像仪102、CCD工业相机103和激光发射器104始终保持开启状态。

7)所述红外热成像仪102和CCD工业相机103将采集的信息发送至计算机进行分析处理。具体的，利用数字图像处理软件，将物理空间像素转换为数字像素，继而确定不同时刻、各个像素点的位置变化并连成整个位移场。所述红外热成像仪102将整个桩-土范围内的不可见红外能量进行转化并传入计算机，经处理后变成可视化热图像。通过查看所有所述红外热成像仪102传入的热图像，可以得出整个桩-土范围内各个点位的温度，进而得出整个范围内的桩-土传热温度分布，揭示传热过程与机理。

实施例9：

本实施例公开了一种能量桩群桩温度-变形测量透明土试验装置，包括光学平台1、透明模型槽2和端承槽3。

参见图1，所述光学平台1上安装有透明模型槽2和四个升降支架101，透明模型槽2为上端开口的矩形槽，四个升降支架101分别位于透明模型槽2的四侧。所述透明模型槽2的正上方安装有红外热成像仪102。

所述升降支架101上设置有竖直的滑杆，每个升降支架101的滑杆在透明模型槽2对应侧壁上的投影与该侧壁的中轴线重合。红外热成像仪102、激光发射器104和CCD工业相机103滑动连接在所述滑杆上，红外热成像仪102位于激光发射器104上方，CCD工业相机103位于激光发射器104下方。

所述透明模型槽2的底部固定有多个端承槽3，端承槽3包括盖板301、柔性弹簧302和桩模303，桩模303为竖直的筒状结构，桩模303的内壁涂有防水凡士林，桩模303的内径与模型桩4的外径相匹配。

工作状态Ⅰ时，所述柔性弹簧302安装到桩模303内，模型桩4的下端插入桩模303。

工作状态Ⅱ时，所述盖板301封盖在桩模303上，模型桩4设置在盖板301上。

参见图4，模型桩4上设置有与其同轴的孔洞Ⅰ401，孔洞Ⅰ401贯穿模型桩4的上端面，孔洞Ⅰ401洞底距离模型桩4的桩底有一定的安全距离。参见图5，在本实施例中，设置四个所述端承槽3和四根对应的模型桩4，四根模型桩4阵列布置。

多个所述模型桩4的上端与承台5连接，承台5与每个模型桩4的连接处均设置有贯穿其上下表面的孔洞Ⅱ501，孔洞Ⅱ501与孔洞Ⅰ401内径一致且相互连通。所述孔洞Ⅰ401和孔洞Ⅱ501内注满水。

所述透明模型槽2内填充有透明土201，透明土201包括折射率一致的透明液体和透明固体颗粒，透明液体和透明固体颗粒分层交替填入透明模型槽2。

所述承台5位于透明土201上方，参见图6至图9，本实施例可分别模拟摩擦桩-群桩低承台结构、摩擦桩-群桩高承台结构、端承桩-群桩高承台结构和端承桩-群桩低承台结构。