1.一種管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：包括模型桶、反力架、氣壓室、模型管樁、鋼化玻璃板、Y型基座、電液伺服千斤頂、彎曲元測(cè)試裝置和高分辨率相機(jī)；
所述模型桶為鋼制半圓形筒體結(jié)構(gòu)，在桶底圓心處沿徑向設(shè)置一條形基座，模型桶上部設(shè)有一Y型基座，模型桶上方設(shè)有氣壓室；
氣壓室為底部開(kāi)口的同心半圓環(huán)筒體結(jié)構(gòu)，氣壓室的外緣與模型桶的外緣重合，氣壓室底面采用乳膠膜密封，頂部設(shè)有注氣孔，環(huán)狀氣壓室的中心設(shè)有模型管樁；
所述模型管樁為頂部密封的中空半圓柱體，頂部設(shè)有管樁注氣孔，樁芯設(shè)有活塞，通過(guò)對(duì)樁內(nèi)活塞施加氣壓模擬樁芯土塞上部應(yīng)力；
模型管樁上方設(shè)有電液伺服千斤頂，電液伺服千斤頂固定在反力架頂面，用以將模型管樁貫入土體，在千斤頂與模型管樁之間設(shè)置荷載傳感器和位移傳感器，實(shí)時(shí)記錄管樁貫入阻力和貫入深度；
所述鋼化玻璃板為長(zhǎng)方體板，設(shè)置在模型桶的平面一側(cè)并與模型桶兩端連接；鋼化玻璃板上部與氣壓室的兩端連接；
彎曲元測(cè)試裝置包括激發(fā)彎曲元和接收彎曲元；所述激發(fā)彎曲元固定在模型桶底部的條形基座上，所述接受彎曲元固定在Y型基座上，激發(fā)彎曲元和接收彎曲元分別沿條形基座和Y型基座等間距、上下成對(duì)布置，每上下兩個(gè)相對(duì)的彎曲元組成一組測(cè)試單元，對(duì)其之間的土體進(jìn)行剪切波波速測(cè)量；每組測(cè)試單元采用相同的偏振方向，而相鄰彎曲元設(shè)不同的偏振方向；激發(fā)彎曲元和接收彎曲元分別通過(guò)彎曲元信號(hào)線(xiàn)連接外部的數(shù)據(jù)采集裝置；
所述高分辨率相機(jī)設(shè)置在模型桶的正前方，記錄管樁貫入過(guò)程中土體內(nèi)部的位移規(guī)律。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述模型桶桶高30cm，側(cè)平面采用鋼化玻璃板制作；模型桶內(nèi)表面鋪設(shè)一層橡膠墊，在其底端設(shè)一排水孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述鋼化玻璃板高度為模型桶與氣壓室高度之和，寬度比半圓形模型桶的直徑長(zhǎng)10～20cm，鋼化玻璃板兩端分別伸出桶體外5～10cm，伸出部分設(shè)置螺孔并通過(guò)螺栓與模型桶連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述氣壓室為底部開(kāi)口的同心半圓環(huán)筒體結(jié)構(gòu)，采用鋼化玻璃制作；橡膠膜敷設(shè)于模型桶內(nèi)的土體上表面，通過(guò)氣壓作用模擬上部土層自重應(yīng)力；內(nèi)圓筒直徑與模型管樁外徑一致，外圓筒直徑與模型桶外徑一致；在內(nèi)、外圓筒側(cè)面和豎直側(cè)面均設(shè)置鋸齒狀接口，將乳膠膜外沿敷設(shè)其中，并楔入與之匹配的鋼化玻璃材質(zhì)的鋸齒形夾條，然后通過(guò)螺釘緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：在模型管樁的弧形面的外表面設(shè)有鋸齒狀接口，在該鋸齒狀接口上粘貼高阻尼合金外殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述激發(fā)彎曲元和接收彎曲元埋入土體深度為5mm，工作頻率為5~25kHz，布置對(duì)數(shù)及間距根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮途唧w要求選擇；在距離每個(gè)彎曲元沉樁一側(cè)5mm處設(shè)置一擋土塊，埋入土體深度為10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：所述Y型基座由一直橫梁和半圓環(huán)組成，采用不銹鋼材質(zhì)，埋設(shè)于土體表面以下5cm處；直橫梁部分與桶底彎曲元基座的位置相對(duì)應(yīng)；半圓環(huán)部分直徑與管樁外徑一致；Y型基座兩端分別通過(guò)螺釘與模型桶和鋼化玻璃板連接固定；所述Y型基座的上表面開(kāi)設(shè)一凹槽，接收彎曲元信號(hào)線(xiàn)從該凹槽內(nèi)引出；條形基座的下表面開(kāi)設(shè)一凹槽，激發(fā)彎曲元信號(hào)線(xiàn)從該凹槽內(nèi)引出。
8.一種管樁擠土效應(yīng)測(cè)試方法，采用權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試裝置，其特征在于：包括以下步驟：
① 安裝彎曲元：實(shí)驗(yàn)裝置組裝完成后，分別在模型桶底部基座和上部Y型基座上安裝激發(fā)彎曲元和接收彎曲元，并引出彎曲元信號(hào)線(xiàn)；
② 填土：根據(jù)壓實(shí)度和含水量控制指標(biāo)配制土樣，采用填土方式將土樣均勻填入模型桶內(nèi)，直到土面高度超過(guò)桶頂，刮去表面多余土體，保持土面與桶頂齊平及表面平整；
③ 埋設(shè)傳感器：根據(jù)測(cè)試需要，可在填土過(guò)程中布置孔隙水壓力計(jì)，土壓力計(jì)傳感器，但應(yīng)注意埋設(shè)位置應(yīng)遠(yuǎn)離彎曲元所在平面；
④ 密封氣壓室：選擇一張尺寸大于氣壓室底面尺寸的環(huán)形乳膠膜，將乳膠膜一邊敷設(shè)在氣壓室外圓筒內(nèi)表面的鋸齒狀接口內(nèi)，楔入與之匹配的鋸齒形夾條，并擰緊螺釘固定；再將乳膠膜其余邊敷設(shè)在氣壓室側(cè)平面和內(nèi)圓筒外表面的鋸齒狀接口內(nèi)；
⑤ 安裝氣壓室：將氣壓室敷設(shè)于模型桶土體表面，并保持乳膠膜與土體貼合，擰緊外環(huán)的緊固螺栓與模型桶相連；
⑥ 安裝模型管樁：將模型管樁置于沉樁位置，樁端與土面齊平；在樁頂布置荷載和位移傳感器，伸長(zhǎng)電液伺服千斤頂使其能恰好接觸荷載傳感器；
⑦ 充氣加壓：通過(guò)恒壓氣源對(duì)樁芯進(jìn)行少量充氣，使樁芯活塞頂住土面，后關(guān)閉氣源閥門(mén)；接著將氣壓室加壓至設(shè)定目標(biāo)氣壓，取模擬深度處土層的上部自重應(yīng)力；再打開(kāi)樁芯進(jìn)氣閥，將樁芯活塞加壓至設(shè)定目標(biāo)氣壓，取模擬深度處上部樁芯土塞應(yīng)力；
⑧ 沉樁測(cè)試：首先對(duì)各傳感器進(jìn)行調(diào)試、清零，運(yùn)行彎曲元，測(cè)得土體初始剪切波速；接著將模型管樁穿過(guò)氣壓室內(nèi)圓筒，豎直立于圓孔中，并與土面接觸；通過(guò)千斤頂施加荷載，使管樁緩慢貫入土中，利用傳感器采集數(shù)據(jù)，并采用高分辨率相機(jī)對(duì)土體內(nèi)部位移規(guī)律進(jìn)行連續(xù)拍攝；待沉樁至預(yù)定位置后，依次運(yùn)行彎曲元，對(duì)沉樁擠土后的土體剪切波速再次進(jìn)行測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：所述填土方式是指分層錘擊法、自由下落法、排水固結(jié)法中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管樁擠土效應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于：所述密封氣壓室的具體操作為：將橡膠膜敷設(shè)于模型桶內(nèi)的土體上表面，通過(guò)氣壓作用模擬上部土層自重應(yīng)力；為保證氣壓室氣密性，在氣壓室的內(nèi)、外圓筒側(cè)面和豎直側(cè)面均設(shè)置鋸齒狀接口，將乳膠膜外沿敷設(shè)其中，并楔入與之匹配的鋼化玻璃材質(zhì)的鋸齒形夾條，然后通過(guò)螺釘緊固。