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CN112345729A - 一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置 - Google Patents

一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置 Download PDF

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CN112345729A
CN112345729A CN202011184491.1A CN202011184491A CN112345729A CN 112345729 A CN112345729 A CN 112345729A CN 202011184491 A CN202011184491 A CN 202011184491A CN 112345729 A CN112345729 A CN 112345729A
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陈杨
曾聪
闫雪峰
马保松
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China University of Geosciences
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Abstract

一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，包括：透明亚克力土箱、槽式木制底板、轴向均匀膨胀装置、空腔位移监测装置、透明可伸缩型亚克力孔和土体位移监测系统；所述空腔位移监测装置用于检测所述轴向均匀膨胀装置的直径变化；所述土体位移监测系统用于收集和分析土壤变化数据，得到内部土体位移的变化规律云图。本发明可以更好的满足土体位移监测精准度的需求，可适应各种监测内部土体位移的实验。

Description

一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置
技术领域
本发明涉及非开挖室内实验设计领域，尤其涉及一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置。
背景技术
非开挖技术广泛应用于市政工程(如桩基工程等)、地热开采、石油天然气工程等领域，研究孔内液体压力对周围岩土体扰动问题。土体或岩体圆柱孔扩张问题是岩土工程中较为常见的一类工程应用问题，研究对象通常是具有球形腔或者柱形腔的各向同性的岩土体，分析其在内压作用下的扩张过程。柱孔扩张的实验研究可以应用于以下方面：①土体塑性平衡区域状态的追踪：一旦边界条件得到满足，所有关于塑性区有关的量(应力、孔隙比、摩擦力、膨胀角)以及极限扩张压力和扩孔半径均可求得，即可实现对于土体状态的跟踪；②极限扩孔压力、塑性区域半径计算：当空腔边界位移等于空腔初始半径时作用在球形或者柱形孔壁上的压力为极限扩孔压力，空腔扩张后周围土体会形成一定的塑性区域，此区域的半径为塑性区域半径；③球形孔扩张曲线：可以通过绘制理论压力膨胀曲线用来和实际测量曲线进行对照分析，从而得到关于土壤密度和应力状态，塑性区域内的每个单元所受到的径向应力和环向应力可以揭示土体从塑性区域形成开始直到达到极限扩孔半径时的应力-应变曲线规律，阐明弹塑性界面随着空腔的膨胀而渐渐远离空腔。在研究土体位移的室内实验过程中，土体内部的位移监测尤为重要。
发明内容
本发明为解决现有技术中的技术问题，提供一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，包括：透明亚克力土箱、槽式木制底板、轴向均匀膨胀装置、空腔位移监测装置、透明可伸缩型亚克力孔和土体位移监测系统；
所述透明亚克力土箱包括：第一透明亚克力板、第二透明亚克力板、第三透明亚克力板和第四透明亚克力板；
第一透明亚克力板、第二透明亚克力板、第三透明亚克力板和第四透明亚克力板均竖直设置，组成上下开口的矩形；其中，第一透明亚克力板和第四透明亚克力板组成矩形的相对两个面，第二透明亚克力板和第三透明亚克力板组成矩形的另外两个相对面；
所述第一透明亚克力板的中心设置一个圆形开口；所述透明亚克力土箱可拆卸的安装在所述槽式木制底板的上表面；所述透明可伸缩型亚克力孔固定设置在所述第一透明亚克力板的外表面，所述透明可伸缩型亚克力孔覆盖所述圆形开口；所述轴向均匀膨胀装置(8)穿过所述透明可伸缩型亚克力孔和所述圆形开口插入所述透明亚克力土箱中并固定；
所述空腔位移监测装置用于检测所述轴向均匀膨胀装置的直径变化；所述土体位移监测系统用于收集和分析土壤变化数据，得到内部土体位移的变化规律云图。
进一步的，所述第二透明亚克力板和所述第三透明亚克力板外表面的中间均设置有一个横向角铁；所述横向角铁平行于所述所述槽式木制底板设置，用于加固所述透明亚克力土箱；所述第一透明亚克力板、所述第二透明亚克力板、所述第三透明亚克力板和所述第四透明亚克力板外表面的底边均设置一个横向角铁，用于将所述透明亚克力土箱可拆卸的固定在所述槽式木制底板上。
进一步的，所述槽式木制底板的两端对称设置有第一凹槽和第二凹槽；所述槽式木制底板的一侧设置有第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，对称地，所述槽式木制底板的另一侧设置有第六凹槽、第七凹槽和第八凹槽；
所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽、所述第四凹槽、所述第五凹槽、所述第六凹槽、所述第七凹槽、所述第八凹槽组成多个不同尺寸的矩形凹槽，其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽组成所述矩形凹槽的两条短边；
所述透明亚克力土箱的下部与所述矩形凹槽的形状相适应，改变所述透明亚克力土箱的尺寸，可以适应不同尺寸的矩形凹槽。
进一步的，所述透明可伸缩型亚克力孔包括：扩张孔、固定板和拉杆；所述拉杆固定设置在所述扩张孔上表面，所述扩张孔适配固定在所述固定板中央的圆形掏空部分，所述拉杆可滑动地适配嵌入所述固定板上的滑槽中；所述扩张孔的直径与所述圆形开口的直径相等；所述拉杆沿着所述滑槽滑动时，所述拉杆带动所述扩张孔上的滑板向外滑动，使所述扩张孔可扩张为圆形洞口。
进一步的，轴向均匀膨胀装置包括：膨胀轴和膨胀套，所述膨胀套适配套在所述膨胀轴的外表面；所述膨胀轴一端设置气嘴，用于向所述膨胀轴中充气；所述膨胀轴与所述膨胀套设置有可展开的钢卷；所述膨胀轴充气后，带动所述钢卷展开，所述钢卷带动所述膨胀套膨胀，使所述轴向均匀膨胀装置的轴向直径增大。
进一步的，所述空腔位移监测装置包括：拉线式位移计、固定端和位移计拉绳，所述拉线式位移计固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔的一侧，所述固定端固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔的另一侧；所述位移计拉绳沿着所述轴向均匀膨胀装置的一端缠绕一圈，所述位移计拉绳的一端与所述拉线式位移计连接，所述位移计拉绳的另一端与所述固定端连接；当所述轴向均匀膨胀装置膨胀时，所述位移计拉绳的一端带动所述拉线式位移计内的定滑轮转动，用于测量所述轴向均匀膨胀装置的直径增加量。
进一步的，所述土体位移监测系统设置在所述第一透明亚克力板的前方；所述土体位移监测系统包括相机和PC机，所述相机与所述PC机电性连接；所述相机用于拍摄土壤的变化情况，得到土壤的变化数据。
进一步的，所述透明亚克力土箱的内壁和所述槽式木制底板的上表面贴有PE-SE-PE膜，用于防止土壤撒漏。
进一步的，相邻两个面对应的透明亚克力板之间通过设置纵向角铁固定连接，所述透明亚克力土箱共使用四个所述纵向角铁固定；四个所述纵向角铁均设置在所述透明亚克力土箱的内侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
在传统的防漏土箱防漏膜基础上，增加了硅脂，组成PE-SE-PE膜，一方面可以起到减少砂土在亚克力板表面的摩擦，减小实验的误差的作用，另一方面双层PE膜具有更好的防漏效果，可以更好的避免砂土在实验过程中的流失；槽式木制底板一方面可以限制砂土从亚克力箱底部流出，另一方面可选择拼装三种不同亚克力箱尺寸，可以和气压取值相互对应以达到多种实验目的；轴向均匀扩张装置由气囊、角铁、钢卷三部分组成，角铁和气囊固定贴合，但二者和钢卷之间自由滑动，在保证轴向均匀扩张的同时，不影响气囊径向的扩张，将土体内部位移转化到亚克力正面板附近以便于拍照采样和观察，在气囊扩张过程中，与气囊贴附的角铁和外围的钢卷不会产生较大摩擦影响实验参数的选取；透明可伸缩型亚克力孔设置为固定板和扩张孔的组合机制，连接部件可自由旋转，在不影响气囊扩张的情况下，方便观察亚克力正面板附近土体位移；空腔直径监测系统根据拉线式位移计的特点，加装定滑轮和固定端，通过采集仪可实时监测空腔膨胀直径，和气压以及土体内部位移形成实时对应，更有利于后期实验数据的归纳。本发明可以更好的满足土体位移监测精准度的需求，可适应各种监测内部土体位移的实验。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明；
图1为本发明实施例中透明亚克力土箱的示意图；
图2为本发明实施例中槽式木制底板的俯视图、侧视图和结构图；
图3为本发明实施例中透明可伸缩型亚克力孔的正视图和侧视图；
图4为本发明实施例中轴向均匀膨胀装置的示意图和正视图；
图5为本发明实施例中膨胀轴的示意图和正视图；
图6为本发明实施例中整体装配图；
图7为本发明实施例中角铁固定结构图；
图8为本发明实施例中螺丝嵌入结构图；
其中，1-第一透明亚克力板、2-第二透明亚克力板、3-第三透明亚克力板、4-第四透明亚克力板、1-1-圆形开口、1-2-纵向角铁、1-3-横向角铁、5-槽式木制底板、5-1-第一凹槽、5-2-第二凹槽、5-3-第三凹槽、5-4-第四凹槽、5-5-第五凹槽、5-6-第六凹槽、5-7-第七凹槽、5-8-第八凹槽、6-透明亚克力土箱、7-透明可伸缩型亚克力孔、7-1-固定板、7-2-扩张孔、7-3-拉杆、7-4-滑槽、7-5-滑板、8-轴向均匀膨胀装置、8-1-膨胀轴、8-2-膨胀套、8-3-气嘴、8-4-钢卷、9-空腔位移监测装置、9-1-拉线式位移计、9-2-位移计拉绳、9-3-固定端、10-螺丝。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1-7，一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，包括：透明亚克力土箱6、槽式木制底板5、轴向均匀膨胀装置8、空腔位移监测装置9、透明可伸缩型亚克力孔7和土体位移监测系统；
所述透明亚克力土箱6包括：第一透明亚克力板1、第二透明亚克力板2、第三透明亚克力板3和第四透明亚克力板4；
第一透明亚克力板1、第二透明亚克力板2、第三透明亚克力板3和第四透明亚克力板4均竖直设置，组成上下开口的矩形；其中，第一透明亚克力板1和第四透明亚克力板4组成矩形的相对两个面，第二透明亚克力板2和第三透明亚克力板3组成矩形的另外两个相对面；
所述第一透明亚克力板1的中心设置一个圆形开口1-1；所述透明亚克力土箱6可拆卸的安装在所述槽式木制底板5的上表面；所述透明可伸缩型亚克力孔7固定设置在所述第一透明亚克力板1的外表面，所述透明可伸缩型亚克力孔7覆盖所述圆形开口1-1；所述轴向均匀膨胀装置8穿过所述透明可伸缩型亚克力孔7和所述圆形开口1-1插入所述透明亚克力土箱6中并固定；
所述空腔位移监测装置9用于检测所述轴向均匀膨胀装置8的直径变化；所述土体位移监测系统用于收集和分析土壤变化数据，得到内部土体位移的变化规律云图。
进一步的，所述第二透明亚克力板2和所述第三透明亚克力板3外表面的中间均设置有一个横向角铁1-3；所述横向角铁1-3平行于所述所述槽式木制底板5设置，用于加固所述透明亚克力土箱；所述第一透明亚克力板1、所述第二透明亚克力板2、所述第三透明亚克力板3和所述第四透明亚克力板4外表面的底边均设置一个横向角铁1-3，用于将所述透明亚克力土箱6可拆卸的固定在所述槽式木制底板5上。
进一步的，所述槽式木制底板5的两端对称设置有第一凹槽5-1和第二凹槽5-2；所述槽式木制底板5的一侧设置有第三凹槽5-3、第四凹槽5-4和第五凹槽5-5，对称地，所述槽式木制底板5的另一侧设置有第六凹槽5-6、第七凹槽5-7和第八凹槽5-8；
所述第一凹槽5-1、所述第二凹槽5-2和所述第三凹槽5-3、所述第四凹槽5-4、所述第五凹槽5-5、所述第六凹槽5-6、所述第七凹槽5-7、所述第八凹槽5-8组成多个不同尺寸的矩形凹槽，其中，所述第一凹槽5-1和所述第二凹槽5-2组成所述矩形凹槽的两条短边；
透明亚克力土箱6的下部与所述矩形凹槽的形状相适应，改变所述透明亚克力土箱6的尺寸，可以适应不同尺寸的矩形凹槽。在实验中可以制作多个不同长度的第一透明亚克力板1和第四透明亚克力板4，第二透明亚克力板2既可以插入第三凹槽5-3中，也可以插入第四凹槽5-4或第五凹槽5-5中；第三透明亚克力板3既可以插入第六凹槽5-6中，也可以插入第七凹槽5-7或第八凹槽5-8中；组装方式因实验的需求可以改变，第一透明亚克力板1、第二透明亚克力板2、第三透明亚克力板3和第四透明亚克力板4可相互适配组装成不同尺寸的透明亚克力土箱6；凹槽的深度均为槽式木制底板5厚度的2/5。
进一步的，所述透明可伸缩型亚克力孔7包括：扩张孔7-2、固定板7-1和拉杆7-3；所述拉杆7-3固定设置在所述扩张孔7-2上表面，所述扩张孔7-2适配固定在所述固定板7-1中央的圆形掏空部分，所述拉杆7-3可滑动地适配嵌入所述固定板7-1上的滑槽7-4中；所述扩张孔7-2的直径与所述圆形开口1-1的直径相等；所述拉杆7-3沿着所述滑槽7-4滑动时，所述拉杆7-3带动所述扩张孔7-2上的滑板7-5向外滑动，使所述扩张孔7-2可扩张为圆形洞口。
进一步的，轴向均匀膨胀装置8包括：膨胀轴8-1和膨胀套8-2，所述膨胀套8-2适配套在所述膨胀轴8-1的外表面；所述膨胀轴8-1一端设置气嘴8-3，用于向所述膨胀轴8-1中充气；所述膨胀轴8-1与所述膨胀套8-2设置有可展开的钢卷8-4；所述膨胀轴8-1充气后，带动所述钢卷8-4展开，所述钢卷8-4带动所述膨胀套8-2膨胀，使所述轴向均匀膨胀装置8的轴向直径增大。
进一步的，所述空腔位移监测装置9包括：拉线式位移计9-1、固定端9-3和位移计拉绳9-2，所述拉线式位移计9-1固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔7的一侧，所述固定端9-3固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔7的另一侧；所述位移计拉绳9-2沿着所述轴向均匀膨胀装置8的一端缠绕一圈，所述位移计拉绳9-2的一端与所述拉线式位移计9-1连接，所述位移计拉绳9-2的另一端与所述固定端9-3连接；当所述轴向均匀膨胀装置8膨胀时，所述位移计拉绳9-2的一端带动所述拉线式位移计9-1内的定滑轮转动，用于测量所述轴向均匀膨胀装置8的直径增加量。
进一步的，所述土体位移监测系统设置在所述第一透明亚克力板的前方；所述土体位移监测系统包括相机和PC机，所述相机与所述PC机电性连接；所述相机用于拍摄土壤的变化情况，得到土壤的变化数据。
进一步的，所述透明亚克力土箱6的内壁和所述槽式木制底板5的上表面贴有PE-SE-PE膜，用于防止土壤撒漏；先在透明亚克力土箱6内壁以及槽式木制底板5贴上PE膜，并在PE膜上用刷子涂抹SE硅脂，后在SE硅脂上贴上第二层PE膜。
进一步的，相邻两个面对应的透明亚克力板之间通过设置纵向角铁1-2固定连接，所述透明亚克力土箱6共使用四个所述纵向角铁1-2固定；四个所述纵向角铁1-2均设置在所述透明亚克力土箱6的内侧。
请参考图7-8，角铁固定的方式具体为：在垂直设置的纵向角铁1-2与水平设置的横向角铁1-3相连接的位置利用小型钻机开孔，开孔大小和固定螺丝10相匹配，在螺丝10和透明亚克力板之间垫有垫片，防止实验过程中板内部受力导致螺丝10和透明亚克力板接触部位产生应力集中从而破坏透明亚克力板。
本发明提供的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置有以下特点：
(1)本发明设计的透明亚克力土箱6，采用槽式的木制底板5，并在透明亚克力板上贴有PE-SE-PE膜减阻防漏机构，较之前的实验土箱装置具有更好的防漏减阻性能。
(2)本发明所设计的槽式的木制底板5开有多条凹槽，可适用于不同尺寸室内试验土箱的拼装要求，可以和不同的膨胀压力相配合得到更具说服力的土体位移数据。
(3)本发明所设计的透明可伸缩型亚克力孔7贴附于第一透明亚克力板1上，随着轴向均匀膨胀装置8扩张，透明可伸缩型亚克力孔7逐渐扩张，在不影响轴向均匀膨胀装置8膨胀的情况下可以方便观察第一透明亚克力板1附近的土体位移变化，和轴向均匀膨胀装置8相互配合，可以实现内部土体位移的监测。
(4)本发明所设计的轴向均匀膨胀装置8为膨胀轴8-1-角铁-钢卷组合机制，为了弥补膨胀轴8-1膨胀后所形成的椭圆形态(即中间膨胀最明显，两端膨胀不明显)，在膨胀轴8-1表面贴附九根角铁，角铁底部用钢条密封，外围包裹一层有重叠部分的钢卷8-4，钢卷8-4内径为膨胀轴8-1的直径+角铁的垂直平分线长度，钢卷8-4内部加入润滑油，减小角铁尖角部分对其的摩擦力，随着膨胀轴8-1扩张，会带动钢卷8-4展开，从而实现轴向均匀膨胀装置8膨胀。
本发明所采用的空腔直径监测系统，在传统的拉线式位移计基础上，增加两个定滑轮和一个固定端，并在拉绳上施加润滑措施以减小土体摩擦力，拉绳经过第一个定滑轮，穿过土体绕钢卷一周后经过土体上方定滑轮并连接于固定端，通过气囊的膨胀带动拉绳的伸长，从而实时监测空腔直径变化。
本实施例中一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置的安装步骤，以及室内土体空腔膨胀实验的实验步骤为：
S1、根据实验的需要确定透明亚克力土箱6的尺寸，根据透明亚克力土箱6的尺寸将第一透明亚克力板1、第二透明亚克力板2、第三透明亚克力板3和第四透明亚克力板4插入槽式木制底板5上对应的凹槽中；
S2、共使用十个角铁加固透明亚克力土箱6的箱体以及透明亚克力土箱6与槽式木制底板5的连接处；
S3、将透明可伸缩型亚克力孔7安装在第一透明亚克力板1的外表面，并覆盖第一透明亚克力板1上的圆形开口1-1；拉动透明可伸缩型亚克力孔7上的拉杆7-3沿着固定板7-1上的滑槽7-4向外滑动一小段距离，使透明可伸缩型亚克力孔7的扩张孔7-2扩张至轴向均匀膨胀装置8未充气时的外径，将未充气的轴向均匀膨胀装置8插入开口中；将位移计拉绳9-2沿着轴向均匀膨胀装置8的前端缠绕一圈，系紧后将位移计拉绳9-2的一端与拉线式位移计9-1连接，另一端与固定端9-3连接；向透明亚克力土箱6中添加土壤，使土壤装满透明亚克力土箱6空间的五分之四；
S4、通过气嘴8-3向轴向均匀膨胀装置8中充气，轴向均匀膨胀装置8的轴向直径增加，带动拉线式位移计9-1内的定滑轮转动，测量轴向均匀膨胀装置8的直径增加量；位于第一透明亚克力板1前方的土体位移监测系统上的照相机拍摄土壤的膨胀情况，得到土壤的变化数据；
S5、将土壤的土壤的变化数据和轴向均匀膨胀装置8的直径增加量输入pc机，使用Matlab-Piv软件进行分析，从而可以得出内部土体位移的变化规律云图。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，包括：透明亚克力土箱(6)、槽式木制底板(5)、轴向均匀膨胀装置(8)、空腔位移监测装置(9)、透明可伸缩型亚克力孔(7)和土体位移监测系统；
所述透明亚克力土箱(6)包括：第一透明亚克力板(1)、第二透明亚克力板(2)、第三透明亚克力板(3)和第四透明亚克力板(4)；
第一透明亚克力板(1)、第二透明亚克力板(2)、第三透明亚克力板(3)和第四透明亚克力板(4)均竖直设置，组成上下开口的矩形；其中，第一透明亚克力板(1)和第四透明亚克力板(4)组成矩形的相对两个面，第二透明亚克力板(2)和第三透明亚克力板(3)组成矩形的另外两个相对面；
所述第一透明亚克力板(1)的中心设置一个圆形开口(1-1)；所述透明亚克力土箱(6)可拆卸的安装在所述槽式木制底板(5)的上表面；所述透明可伸缩型亚克力孔(7)固定设置在所述第一透明亚克力板(1)的外表面，所述透明可伸缩型亚克力孔(7)覆盖所述圆形开口(1-1)；所述轴向均匀膨胀装置(8)穿过所述透明可伸缩型亚克力孔(7)和所述圆形开口(1-1)插入所述透明亚克力土箱(6)中并固定；
所述空腔位移监测装置(9)用于检测所述轴向均匀膨胀装置(8)的直径变化；所述土体位移监测系统用于收集和分析土壤变化数据，得到内部土体位移的变化规律云图。
2.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述第二透明亚克力板(2)和所述第三透明亚克力板(3)外表面的中间均设置有一个横向角铁(1-3)；所述横向角铁(1-3)平行于所述所述槽式木制底板(5)设置，用于加固所述透明亚克力土箱；所述第一透明亚克力板(1)、所述第二透明亚克力板(2)、所述第三透明亚克力板(3)和所述第四透明亚克力板(4)外表面的底边均设置一个横向角铁(1-3)，用于将所述透明亚克力土箱(6)可拆卸的固定在所述槽式木制底板(5)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述槽式木制底板(5)的两端对称设置有第一凹槽(5-1)和第二凹槽(5-2)；所述槽式木制底板(5)的一侧设置有第三凹槽(5-3)、第四凹槽(5-4)和第五凹槽(5-5)，对称地，所述槽式木制底板(5)的另一侧设置有第六凹槽(5-6)、第七凹槽(5-7)和第八凹槽(5-8)；
所述第一凹槽(5-1)、所述第二凹槽(5-2)和所述第三凹槽(5-3)、所述第四凹槽(5-4)、所述第五凹槽(5-5)、所述第六凹槽(5-6)、所述第七凹槽(5-7)、所述第八凹槽(5-8)组成多个不同尺寸的矩形凹槽，其中，所述第一凹槽(5-1)和所述第二凹槽(5-2)组成所述矩形凹槽的两条短边；
所述透明亚克力土箱(6)的下部与所述矩形凹槽的形状相适应，改变所述透明亚克力土箱(6)的尺寸，可以适应不同尺寸的矩形凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述透明可伸缩型亚克力孔(7)包括：扩张孔(7-2)、固定板(7-1)和拉杆(7-3)；所述拉杆(7-3)固定设置在所述扩张孔(7-2)上表面，所述扩张孔(7-2)适配固定在所述固定板(7-1)中央的圆形掏空部分，所述拉杆(7-3)可滑动地适配嵌入所述固定板(7-1)上的滑槽(7-4)中；所述扩张孔(7-2)的直径与所述圆形开口(1-1)的直径相等；所述拉杆(7-3)沿着所述滑槽(7-4)滑动时，所述拉杆(7-3)带动所述扩张孔(7-2)上的滑板(7-5)向外滑动，使所述扩张孔(7-2)可扩张为圆形洞口。
5.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，轴向均匀膨胀装置(8)包括：膨胀轴(8-1)和膨胀套(8-2)，所述膨胀套(8-2)适配套在所述膨胀轴(8-1)的外表面；所述膨胀轴(8-1)一端设置气嘴(8-3)，用于向所述膨胀轴(8-1)中充气；所述膨胀轴(8-1)与所述膨胀套(8-2)设置有可展开的钢卷(8-4)；所述膨胀轴(8-1)充气后，带动所述钢卷(8-4)展开，所述钢卷(8-4)带动所述膨胀套(8-2)膨胀，使所述轴向均匀膨胀装置(8)的轴向直径增大。
6.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述空腔位移监测装置(9)包括：拉线式位移计(9-1)、固定端(9-3)和位移计拉绳(9-2)，所述拉线式位移计(9-1)固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔(7)的一侧，所述固定端(9-3)固定设置在所述透明可伸缩型亚克力孔(7)的另一侧；所述位移计拉绳(9-2)沿着所述轴向均匀膨胀装置(8)的一端缠绕一圈，所述位移计拉绳(9-2)的一端与所述拉线式位移计(9-1)连接，所述位移计拉绳(9-2)的另一端与所述固定端(9-3)连接；当所述轴向均匀膨胀装置(8)膨胀时，所述位移计拉绳(9-2)的一端带动所述拉线式位移计(9-1)内的定滑轮转动，用于测量所述轴向均匀膨胀装置(8)的直径增加量。
7.根据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述土体位移监测系统设置在所述第一透明亚克力板的前方；所述土体位移监测系统包括相机和PC机，所述相机与所述PC机电性连接；所述相机用于拍摄土壤的变化情况，得到土壤的变化数据。
8.据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，所述透明亚克力土箱(6)的内壁和所述槽式木制底板(5)的上表面贴有PE-SE-PE膜，用于防止土壤撒漏。
9.据权利要求1所述的一种用于室内土体空腔膨胀实验的装置，其特征在于，相邻两个面对应的透明亚克力板之间通过设置纵向角铁(1-2)固定连接，所述透明亚克力土箱(6)共使用四个所述纵向角铁(1-2)固定；四个所述纵向角铁(1-2)均设置在所述透明亚克力土箱(6)的内侧。
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