本發明屬于巖土專業人員檢測實訓教學領域，具體涉及一種巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體。

背景技術：

通過巖土測試技術可以獲得項目地質資料、地基力學參數及基礎工程質量等方面的信息和數據，所以巖土測試技術廣泛運用于工程建設的勘察、設計、施工等多個階段，是土木工程、巖土工程等專業教學體系中極其重要的實踐教學環節。使學生熟悉各種測試方法的原理，掌握各種測試設備安裝操作，獨立思考解決測試過程中遇到的實際問題，是實訓環節培養的目標。巖土測試技術課程涉及測試項目繁多，但有一個共同點—針對工程本身力學等性能參數的測定，所以所有的測試項目應該在工地現場進行。而這正是該課程日常實訓教學所面對的困難。

目前，開設該門課程的高校要么按教學日程在實驗室內拿出設備給學生演示試驗，要么聯系施工單位到現場實踐教學，但這存在隨機和不穩定性，且由于安全和非職業資格等因素，學生不可能實際操作設備。還有如馮少杰等部分高校通過先進虛擬試驗教學手段，讓學生在計算機軟件模擬的環境里進行試驗，該方法雖然在很大程度上讓學生理解試驗原理，可重復在虛擬工地中推演測試的過程，但還是不如真實試驗來得直觀深刻。畢業以后學生面對的是實際工程問題，所以對于巖土測試技術這類課程實訓教學是不可替代的。因此，有必要設計出一種新的模擬測試平臺，以解決上述教學中存在的矛盾。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體，該教學綜合模擬測試體為廣大受訓人員提供多功能綜合測試體，可以根據教學計劃靈活自如、安全高效地安排與理論知識對應的實訓內容，提高教學質量。

本發明所采用的技術方案是：

一種巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體，包括標準缺陷跨孔聲波檢測單元、可調節深層水平與豎向位移測試單元、低應變模擬測試單元，以及超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元；

準缺陷跨孔聲波檢測單元，用于進行大直徑鉆孔灌注樁樁身施工質量檢測；

可調節深層水平與豎向位移測試單元，用于對大型土質材料構筑物內部不同深度位置土體水平與垂直方向變形的模擬監測；

低應變模擬測試單元，用于模擬工地基樁或錨桿的工程質量檢測；

超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元，用于進行模擬超聲回彈綜合法測強、淺裂縫測深、鋼筋分布及錨桿測力計的安裝測試。

按上述方案，所述標準缺陷跨孔聲波檢測單元傾斜設置，其一端通過水泥砂漿固定在淺層地基上，其另一端通過水泥砂漿固定在支撐框架上，跨中有磚砌支撐；

所述低應變模擬測試單元位于標準缺陷跨孔聲波檢測單元下方，與標準缺陷跨孔聲波檢測單元平行設置，其一端固定在淺層地基上，其另一端固定在支撐框架上；

所述超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元位于框架內；

所述可調節深層水平與豎向位移測試單元通過定位裝置與框架連接。

按上述方案，所述標準缺陷跨孔聲波檢測單元包括傾斜設置的預制混凝土空心板，所述預制混凝土空心板上設有標準缺陷和多個砂漿封填實心板孔，在預制混凝土空心板兩端的砂漿封填實心板孔內分別設置聲測管，在聲測管內設置超聲波徑向換能器，所述超聲波徑向換能器與聲波檢測記錄儀連接。所述預制混凝土空心板由多個小塊預制混凝土空心板組成，相鄰小塊預制混凝土空心板之間的板縫由砂漿振搗封填密實。

預制混凝土空心板的強度為四級，板長為6.6m，寬為1.2m，可由4塊規格為3300*600*150的預制板拼接而成，為減小板縫對于檢測聲波的影響，也可以采用整體預制，達到凝期后吊起安裝。該標準缺陷跨孔聲波檢測單元兼作實訓平臺坡道，傾斜角度21°，試驗證明該傾角能獲得最長測試剖面，同時能滿足超聲波徑向換能器自由順利滑落到聲測管底部。

將實際工程中采用的兩根6.6m長的聲測管安放于預制混凝土空心板兩側的板孔內，聲測管采用外徑50mm腳手架通用鋼管，其下端封閉，上端加蓋；然后，用與預制混凝土空心板同標號的水泥砂漿封填板孔內壁和聲測管外壁之間的空隙，同時將振搗器放入聲測管，使空隙間的水泥砂漿澆搗密實，其余板孔和板縫也用同種砂漿振搗封填密實,形成砂漿封填實心板孔，以保證機械波的順利通過。為了將板縫對于超聲波的阻抗降低最低，可采用橫向預緊裝置使預制板水平方向接觸緊密。同時，沿砂漿封填實心板孔長度方向設計預留多個標準空洞缺陷，標準缺陷為在設計位置預留未封填的板孔，長度為100mm到800mm不等，缺陷位置用切割機將上下對應板面混凝土切開，即在該處形成混凝土間斷，混凝土間斷寬度為10mm，使超聲波無法穿越，以此模擬灌注樁中的不密實空洞區等缺陷。

按上述方案，所述可調節深層水平與豎向位移測試單元包括管底嵌套固定倉、嵌套固定內筒、測斜管、定位裝置、測斜傳感器、套管磁力環；所述管底嵌套固定倉預埋于地面之下，倉口平齊地面；所述嵌套固定內筒置于管底嵌套固定倉內；所述測斜管的一端伸入嵌套固定內筒內，另一端伸出地面通過定位裝置與框架連接；測斜管與嵌套固定內筒之間的空隙用粗砂填塞；所述測斜傳感器設置在測斜管內，與測斜記錄儀連接；所述套管磁力環設置在測斜管上；所述磁感應傳感器置于測斜管內，與套管磁力環對應設置，其與分層沉降測試儀連接。所述測斜管上設有兩對縱向導槽，且兩對縱向導槽垂直設置。所述定位裝置包括帶刻度的x桿和帶刻度的y桿，橫桿和豎桿相垂直；所述嵌套固定內筒的頂部設有蓋體，蓋體上設有拉手，方便將嵌套固定內筒順利放入并固定于管底嵌套固定倉中，或者提起取出。

可調節深層水平與豎向位移測試單元用于對圍護墻、基坑邊坡、軟土地基等大型土質材料構筑物內部不同深度位置土體水平與垂直方向變形的模擬監測。測斜管采用工程上實際使用的外徑為70mm的標準pvc測斜管，管內壁設計有兩組相互垂直的縱向導槽，其中一組縱向導槽方向與所需監測方向一致。管底嵌套固定倉內壁直徑為200mm，鋼制嵌套固定內筒內壁直徑為180mm，壁厚均為10mm。管底嵌套固定倉預埋于靠近超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元的測試墻體處地面之下，倉口平齊地面，采用pvc材質制成，以防腐。將測斜管底部放入嵌套固定內筒底部作為測試基準點，用粗砂填塞測斜管與嵌套固定內筒內壁的空隙，直到與地面平齊，以此模擬測斜管沉孔固定。測斜管管長4m，管口略高于實訓平臺維護欄桿，其下端固定于地基土內，埋深1m。按設定刻度用扎帶將測斜管和定位裝置的y桿進行連接，以此控制測斜管在該高層處y方向上的位移；按設定刻度用扎帶將測斜管和定位裝置的x桿進行連接，以此控制測斜管在該高層處x方向上的位移。土體內部豎向位移測試，也稱分層沉降測試，是記錄不同變形模量的土層在自重或附加應力作用下，豎向壓縮變形值。將工程用套管磁力環套裝在測斜管外壁預定深度位置，把磁感應傳感器由管口緩慢放入測斜管，磁感應傳感器通過導線與分層沉降測試儀連接，磁感應傳感器到達套管磁力環所在深度位置，做切割磁力線運動，產生感生電流，從而觸發分層沉降測試儀的主機警報，記錄深度信息。

按上述方案，所述低應變模擬測試單元包括均傾斜設置的完整樁、橫向斷裂樁、斜向裂面樁，且所述完整樁、橫向斷裂樁、斜向裂面樁平行設置；

所述完整樁上設有擴頸模擬器，擴頸模擬器上設有擴頸模擬器緊固螺栓；

所述橫向斷裂樁上設有橫向斷裂缺陷，橫向斷裂缺陷的兩側分別設有預緊支座，兩個預緊支座通過螺帽、拉結螺栓連接；

所述斜向裂面樁上設有斜向裂面、環形緊固拉索，環形緊固拉索位于斜向裂面外側，環形緊固拉索的開口通過螺帽、螺栓連接。

完整樁、橫向斷裂樁、斜向裂面樁采用聚丙烯纖維制成的直徑為300mm的柱狀體。為避免如同工程樁基礎豎向成孔大規模施工，保護實訓平臺周邊環境，并獲取最大測試長度，設計將其平行安放于標準缺陷跨孔聲波檢測單元下，這樣模擬樁（完整樁、橫向斷裂樁、斜向裂面樁）長達到6600mm，最大程度接近工程實際。因實訓平臺這個部位的空間較大，可以并排安放3根模擬樁體（完整樁、橫向斷裂樁、斜向裂面樁），各模擬樁體在柱體不同設定部位定制各種典型樁身缺陷，以模擬擴頸，縮頸及斷樁等實際工況。擴頸模擬器與完整樁同等材質，為側邊開縫c型筒，筒內直徑與完整樁樁徑均為300mm，側邊軸向開縫寬度10mm，筒壁厚度200mm，長度500mm，未固定時，可以將移動到完整樁的任意位置，通過擴頸模擬器緊固螺栓全部擰緊，以模擬任意深度的擴頸缺陷。橫向斷裂缺陷為垂直橫向斷裂樁軸向的橫切面，切面深度150mm，厚度0.5mm；預緊支座橫跨橫向斷裂缺陷兩邊，采用熱熔技術與該處樁體熔合固定，通過拉結螺栓和螺帽擰緊張拉，使橫向斷裂缺陷實現不同程度的閉合，以模擬不同程度的樁身縮頸缺陷。斜向裂面模擬與斜向裂面樁樁身軸向成30°的夾角的斷裂面，環形緊固拉索包圍斜向裂面，環形緊固拉索與斜向裂面樁樁身材質相同，內徑295mm，厚度和截面寬度均為30mm，擰緊該處螺栓、螺帽，達到模擬缺陷不同閉合程度的效果。

按上述方案，所述超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元包括測試墻體，所述測試墻體內設有標準縫測試區、鋼筋分布測試區、標準回彈測試空洞區、張力測試錨索區；

所述標準縫測試區包括多根不同深度、不同寬度的裂面，且所述裂面平行設置，在裂面兩側設跨縫平面聲波換能器，該跨縫平面聲波換能器與裂縫深度檢測儀連接；

所述鋼筋分布測試區包括第一排鋼筋和第二排鋼筋，第一排鋼筋和第二排鋼筋垂直設置，所述第一排鋼筋、第二排鋼筋上設有傳感器，該傳感器與鋼筋測試儀連接；

所述標準回彈測試空洞區包括置于測試墻體內的空洞缺陷和與空洞缺陷對應的測區，所述測區包括2個混凝土回彈測區，所述空洞缺陷置于2個混凝土回彈測區之間的中間位置；在測區上設有平面聲波換能器，該平面聲波換能器與聲波測試儀連接；

所述張力測試錨索區包括置于測試墻體內的預埋鋼管，預埋鋼管的一端依次穿過傳力墊片、預制泡沫砂漿圓環、錨固頭，預埋鋼管的另一端依次穿過傳力墊片、錨索應力計和穿心千斤頂、緊固墊片；穿心千斤頂通過伺服油泵提供油壓；錨索應力計與錨索應力測試儀連接。

按上述方案，所述混凝土回彈測區為y方向投影對應的九方格。

超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元大部分適用于聲波類無損結構測試項目，為避免鋼筋對于聲波傳遞的影響，所以該單元材質以致密素混凝土為主。該測試單元利用實訓平臺下部柱墻結構，設計定制實際混凝土及巖體工程內部存在的多項典型損傷，以進行模擬超聲回彈綜合法測強、淺裂縫測深、鋼筋分布及錨桿測力計的安裝測試等工藝。

標準回彈測試空洞區為素混凝土結構，強度等級c30；混凝土回彈測區的邊長為200mm，每個混凝土回彈測區投影完全重合。混凝土回彈測區用黑色油漆筆規范標出，其為邊長為200mm的標準九方格，同側相鄰測區間距300mm。空洞缺陷的邊長為200mm，采用立方泡沫預埋于混凝土回彈測區的投影方向中間混凝土中，該區域可供受訓人員進行混凝土結構超聲回彈測強模擬演練。預埋鋼管的長度為2m，直徑為150mm，壁厚為5mm；傳力墊片為鋼制圓環，其內徑為120mm，外徑為200mm，厚為20mm；預制泡沫砂漿圓環的內徑為80mm，外徑為200mm，厚為100mm。伺服油泵對穿心千斤頂提供油壓，以達到張力測試錨索的功效，錨索應力測試儀自動記錄錨索應力實時數據。裂面有3道，呈上深下淺直角梯形狀，厚度分別為1mm、5mm和10mm，頂邊深度均為300mm，底邊深度均為50mm，高均為500mm，用于模擬不同深度和不同寬度裂縫。制作時，先準備3塊如上所述尺寸梯形塑料板，用鐵絲固定于相應位置，3塊梯形塑料板均涂抹廢機油，作為脫模劑，后隨澆筑混凝土預埋入測試墻體內，待3天后拆除混凝土模板時，將該3塊塑料板慢慢抽出，即形成3道裂面。第一排鋼筋和第二排鋼筋從左向右直徑依次為32mm、26mm、20mm、16mm、10mm、6mm六根鋼筋平行排列預埋在測試墻體上部，距離頂面靜距分別25mm和50mm，第一排鋼筋的長度為1.4m，第二排鋼筋的長度為1.8m，第一排鋼筋與第二排鋼筋中相鄰鋼筋的間距為150mm。用細鐵絲將每根鋼筋兩端定位于模板相應位置。

本發明的有益效果在于：

通過將標準缺陷跨孔聲波檢測單元、可調節深層水平與豎向位移測試單元、低應變模擬測試單元，以及超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元作為一個測試平臺，解決目前培養巖土測試專業人才沒有標準的綜合測試平臺的困難，使學生更直觀的了解巖土測試技術，大幅提升實踐教學效果，提高了教學質量；

本發明能使受訓人員根據教學安排和實驗方案，在準施工現場條件下最大程度地參與9個專業測試項目的實際操作演練，同時能起到校準相關測試設備的作用；

結構簡單，便于制作。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體的主視結構示意圖；

圖2是巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體的俯視結構示意圖；

圖3是標準缺陷跨孔聲波檢測單元的剖面圖；

圖4是可調節深層水平與豎向位移測試單元的俯視圖；

圖5是可調節深層水平與豎向位移測試單元的結構示意圖；

圖6是低應變模擬測試單元的結構示意圖；

圖7是橫向斷裂樁的局部放大示意圖；

圖8是斜向裂面樁的局部放大示意圖；

圖9是超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元的左視示意圖；

圖10是超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元的主視示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

參見圖1-圖2，一種巖土測試技術實訓教學綜合模擬測試體，包括標準缺陷跨孔聲波檢測單元1、可調節深層水平與豎向位移測試單元2、低應變模擬測試單元3，以及超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元4；

準缺陷跨孔聲波檢測單元1，用于進行大直徑鉆孔灌注樁樁身施工質量檢測；傾斜設置，其一端通過水泥砂漿5固定在淺層地基6上，其另一端通過水泥砂漿5固定在支撐框架7上，跨中有磚砌支撐8；

可調節深層水平與豎向位移測試單元2，通過定位裝置2-1與框架7連接，用于對大型土質材料構筑物內部不同深度位置土體水平與垂直方向變形的模擬監測；

低應變模擬測試單元3，位于標準缺陷跨孔聲波檢測單元1下方，且與標準缺陷跨孔聲波檢測單元1平行設置，其一端固定在淺層地基6上，其另一端固定在支撐框架7上；用于模擬工地基樁或錨桿的工程質量檢測，判定樁基礎樁身或桿體完整性，評價施工質量；

超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元4，位于框架7內，用于進行模擬超聲回彈綜合法測強、淺裂縫測深、鋼筋分布及錨桿測力計的安裝測試。

參見圖3，標準缺陷跨孔聲波檢測單元1包括傾斜設置的預制混凝土空心板1-1，預制混凝土空心板1-1上設有標準缺陷1-2和多個砂漿封填實心板孔1-3，在預制混凝土空心板1-1兩端的砂漿封填實心板孔1-3內分別設置聲測管1-4，在聲測管1-4內設置超聲波徑向換能器1-5，超聲波徑向換能器1-5與聲波檢測記錄儀1-6連接。所述預制混凝土空心板1-1由多個小塊預制混凝土空心板1-1-1組成，相鄰小塊預制混凝土空心板1-1-1之間的板縫1-1-2由砂漿振搗封填密實。

預制混凝土空心板1-1的強度為四級，板長為6.6m，寬為1.2m，可由4塊規格為3300*600*150的小塊預制混凝土空心板1-1-1拼接而成，為減小板縫1-1-2對于檢測聲波的影響，也可以采用整體預制，達到凝期后吊起安裝。該標準缺陷跨孔聲波檢測單元1兼作實訓平臺坡道，傾斜角度21°，試驗證明該傾角能獲得最長測試剖面，同時能滿足超聲波徑向換能器1-5自由順利滑落到聲測管1-4底部。

將實際工程中采用的兩根6.6m長的聲測管1-4安放于預制混凝土空心板1-1兩側的板孔內，聲測管1-4采用外徑50mm腳手架通用鋼管，其下端封閉，上端加蓋；然后，用與預制混凝土空心板1-1同標號的水泥砂漿封填板孔內壁和聲測管1-4外壁之間的空隙，同時將振搗器放入聲測管1-4，使空隙間的水泥砂漿澆搗密實，其余板孔和板縫也用同種砂漿振搗封填密實,形成砂漿封填實心板孔1-3，以保證機械波的順利通過。為了將板縫對于超聲波的阻抗降低最低，可采用橫向預緊裝置使預制板水平方向接觸緊密。同時，沿砂漿封填實心板孔1-3長度方向設計預留多個標準缺陷1-2，標準缺陷1-2為在設計位置預留未封填的板孔，長度為100mm到800mm不等，缺陷位置用切割機將上下對應板面混凝土切開，即在該處形成混凝土間斷，混凝土間斷寬度為10mm，使超聲波無法穿越，以此模擬灌注樁中的不密實空洞區等缺陷。

標準缺陷跨孔聲波檢測單元用于進行大直徑鉆孔灌注樁樁身施工質量檢測技術的實訓教學。受訓人員測試前，用自來水將聲測管1-4灌滿，作為傳遞超聲波的耦合劑。按要求連接好超聲波徑向換能器1-5和聲波檢測記錄儀1-6。將超聲波徑向換能器1-5放入位于預制混凝土空心板1-1兩端的聲測管1-4內，勻速放至管底。平測時，務必使發射換能器與接收換能器一直處于相同高度。且以100mm的聲測線間距同時收拉連接兩個超聲波徑向換能器1-5的導線繩，從管底同步向上提升聲波檢測記錄儀1-6實時顯示、記錄超聲波通過含有各個標準缺陷1-2的模擬測試剖面信號時程曲線，讀取首波聲時、幅值、主頻率值等試驗數據，并模擬判斷樁身施工質量。

參見圖4和圖5，可調節深層水平與豎向位移測試單元2包括管底嵌套固定倉2-2、嵌套固定內筒2-3、測斜管2-4、定位裝置2-1、測斜傳感器2-5、套管磁力環2-6；管底嵌套固定倉2-2預埋于地基6之下，倉口平齊地面；嵌套固定內筒2-3置于管底嵌套固定倉2-2內；測斜管2-4內壁設有兩對縱向導槽2-8，且兩對縱向導槽2-8垂直設置，其一端伸入嵌套固定內筒2-3內，另一端伸出地面通過定位裝置2-1與框架7連接；測斜管2-4與嵌套固定內筒2-3之間的空隙用粗砂填塞；測斜傳感器2-5設置在測斜管2-4內，通過數據線與測斜記錄儀2-7連接；套管磁力環2-6設置在測斜管2-4上；磁感應傳感器置于測斜管2-4內，與套管磁力環2-6對應設置，其與分層沉降測試儀連接。定位裝置2-1包括帶刻度的x桿2-1-1和帶刻度的y桿2-1-2，x桿2-1-1和y桿2-1-2相垂直。為了方便將嵌套固定內筒2-3順利放入并固定于管底嵌套固定倉2-2中，或者提起取出，所述嵌套固定內筒2-3的頂部設有蓋體2-9，蓋體上設有拉手2-10。

可調節深層水平與豎向位移測試單元2用于對圍護墻、基坑邊坡、軟土地基等大型土質材料構筑物內部不同深度位置土體水平與垂直方向變形的模擬監測。測斜管2-4采用工程上實際使用的外徑為70mm的標準pvc測斜管，管內壁設計有兩組相互垂直的縱向導槽2-8，其中一組縱向導槽2-8方向與所需監測方向一致。管底嵌套固定倉2-2內壁直徑為200mm，鋼制嵌套固定內筒2-3內壁直徑為180mm，管底嵌套固定倉2-2和嵌套固定內筒2-3的壁厚均為10mm。管底嵌套固定倉2-2預埋于靠近超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元的測試墻體處地面之下，倉口平齊地面，采用pvc材質制成，以防腐。將測斜管2-4底部放入嵌套固定內筒2-3底部作為測試基準點，用粗砂填塞測斜管2-4與嵌套固定內筒2-3內壁的空隙，直到與地面平齊，以此模擬測斜管沉孔固定。測斜管2-4管長4m，管口略高于實訓平臺維護欄桿，其下端固定于地基6土內，埋深1m。按設定刻度用扎帶將測斜管2-4和定位裝置2-1的y桿2-1-2進行連接，以此控制測斜管2-4在該高層處y方向上的位移；按設定刻度用扎帶將測斜管2-4和定位裝置2-1的x桿2-1-1進行連接，以此控制測斜管2-4在該高層處x方向上的位移。

土體內部豎向位移測試，也稱分層沉降測試，是記錄不同變形模量的土層在自重或附加應力作用下，豎向壓縮變形值。將工程用套管磁力環2-6套裝在測斜管2-4外壁預定深度位置，把磁感應傳感器由管口緩慢放入測斜管2-4，磁感應傳感器通過導線與分層沉降測試儀連接，磁感應傳感器到達套管磁力環2-6所在深度位置，做切割磁力線運動，產生感生電流，從而觸發分層沉降測試儀的主機警報，記錄深度信息。

在深層水平位移測試部分，受訓人員可以進行測斜管、管靴、套管及官帽的安裝與測斜管定位實訓。首先，通過使用焊接在嵌套固定內筒2-3頂部的拉手2-10，將嵌套固定內筒2-3剛好順利放入并固定于管底嵌套固定倉2-2中，將測斜管2-4底部放入管底嵌套固定倉2-2底部作為測試基準點，之后用粗砂填塞測斜管2-4與嵌套固定內筒2-3內壁的空隙，直到與地面平齊，以此模擬測斜管沉孔固定。用連接套管連接上部測斜管2-4，管口略高于實訓平臺維護欄桿。按設定刻度用扎帶固定測斜管2-4和定位裝置2-1。進入測試操作階段，受訓將測斜傳感器2-5、導線拉繩與測斜記錄儀2-7連接，使測斜傳感器2-5進入需要測定位移方向的一組縱向導槽2-8內，同時緩慢放下測斜傳感器2-5直到測斜管2-4底部，穩定10分鐘使測斜傳感器2-5與管底溫度相同。由于測斜管2-4全長只有4m，所以試驗時可以按100mm或200mm測試步距記錄各深度測試點位移數據，向上緩慢提升測斜傳感器2-5，到達管口正向測試完畢，將測斜傳感器2-5軸向旋轉180°，進行反向測試，同樣步驟反向測試完畢后，學生學習使用專業測斜軟件導出數據，進行后期處理，完成實驗報告。

在深層豎向位移測試部分，受訓人員將工程用套管磁力環2-6套裝在測斜管2-4外壁預定深度位置，或是模擬現場條件，將套管磁力環2-6套在測斜管2-4底部，與管底一同埋入嵌套固定內筒2-3，磁感應傳感器由管口緩慢放入測斜管2-4，磁感應傳感器到達套管磁力環2-6所在深度位置，做切割磁力線運動，產生感生電流，從而觸發主機警報提示記錄深度信息，之后多次改變套管磁力環2-6在測斜管2-4上的高度位置，或是豎向壓縮底部固定粗砂，以模擬套管磁力環2-6隨其周圍土體豎向位移，再次使用磁感應傳感器測定其深度，對照同一套管磁力環2-6所測高度差與設定差值，以判斷操作的正確性，或是用于校準儀器精度。

參見圖6、圖7和圖8，低應變模擬測試單元3包括均傾斜設置的完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3，且所述完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3平行設置。完整樁3-1上設有擴頸模擬器3-4，擴頸模擬器3-4上設有擴頸模擬器緊固螺栓3-5。橫向斷裂樁3-2上設有橫向斷裂缺陷3-6，橫向斷裂缺陷3-6的兩側分別設有預緊支座3-7，兩個預緊支座3-7通過螺帽3-9、拉結螺栓3-8連接。斜向裂面樁3-3上設有斜向裂面3-10、環形緊固拉索3-11，環形緊固拉索3-11位于斜向裂面3-10外側，環形緊固拉索3-11的開口通過螺帽3-9、螺栓3-12連接。

完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3采用聚丙烯纖維制成的直徑為300mm的柱狀體。為避免如同工程樁基礎豎向成孔大規模施工，保護實訓平臺周邊環境，并獲取最大測試長度，設計將其平行安放于標準缺陷跨孔聲波檢測單元1下，這樣模擬樁（完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3）長達到6600mm，最大程度接近工程實際。因實訓平臺這個部位的空間較大，可以并排安放3根模擬樁體（完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3），各模擬樁體在柱體不同設定部位定制各種典型樁身缺陷，以模擬擴頸，縮頸及斷樁等實際工況。擴頸模擬器3-4與完整樁3-1同等材質，為側邊開縫c型筒，筒內直徑與完整樁3-1樁徑均為300mm，側邊軸向開縫寬度10mm，筒壁厚度200mm，長度500mm；未固定時，可以將移動到完整樁3-1的任意位置，通過擴頸模擬器緊固螺栓3-5全部擰緊，以模擬任意深度的擴頸缺陷。橫向斷裂缺陷3-6為垂直橫向斷裂樁軸向的橫切面，切面深度150mm，厚度0.5mm；預緊支座3-7橫跨橫向斷裂缺陷3-6兩邊，采用熱熔技術與該處樁體熔合固定，通過拉結螺栓3-8和螺帽3-9擰緊張拉，使橫向斷裂缺陷3-6實現不同程度的閉合，以模擬不同程度的樁身縮頸缺陷。斜向裂面3-10模擬與斜向裂面樁3-3樁身軸向成30°的夾角的斷裂面，環形緊固拉索3-11包圍斜向裂面3-10，環形緊固拉索3-11與斜向裂面樁3-3樁身材質相同，內徑295mm，厚度和截面寬度均為30mm，擰緊該處螺栓、螺帽，達到模擬缺陷不同閉合程度的效果。

試驗時，受訓人員站于測試臺階3-13上，將速度或加速度傳感器用黃油等耦合劑安裝于模擬樁體（完整樁3-1、橫向斷裂樁3-2、斜向裂面樁3-3）柱頂平面距中心2/3的位置，用力錘或激振器在柱頂激發超聲波，同時觸發低應變測試儀開始記錄，受訓人員根據設備記錄的首波與回波波形、聲時、頻率等信息與不同對應預設缺陷進行計算分析比對，熟悉各種缺陷典型波形等動參數，提高判斷缺陷種類和所在樁身位置，以及劃分施工質量等級的技術能力。

參見圖9、圖10，超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元4包括測試墻體4-1，測試墻體4-1內設有標準縫測試區4-2、鋼筋分布測試區4-3、標準回彈測試空洞區4-4、張力測試錨索區4-5。

標準縫測試區4-2包括多根不同深度、不同寬度的裂面4-2-1，且裂面4-2-1平行設置，在裂面4-2-1兩側設跨縫平面聲波換能器4-2-2，該跨縫平面聲波換能器4-2-2與裂縫深度檢測儀4-2-3連接。

受訓人員可以采用跨縫法，將跨縫平面聲波換能器4-2-2垂直裂縫等距貼合于裂縫表面，同時，沿裂縫方向移動發射和接收換能器，通過裂縫深度檢測儀4-2-3監測波形在裂縫表面不同位置所產生的同時，計算裂縫深度。

鋼筋分布測試區4-3包括第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2，第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2垂直設置，在第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2上設有傳感器，該傳感器與鋼筋測試儀4-3-4連接。第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2都相對集中布置于測試平面中間位置，所以在平面中心區域存在第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2垂直方形重疊區域，而測試平臺周邊都有第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2非重疊趨于。受訓人員按要求接通鋼筋測試儀與對應傳感器，根據測試方案分別對鋼筋重疊和非重疊區域進行掃描，注意傳感器移動掃描方向與所檢測鋼筋軸向垂直，且保持緩慢勻速。受訓人員經過反復演練，可熟悉掌握鋼筋直徑、長度、保護層厚度、鋼筋間距、排列方式和比鄰鋼筋干擾等特征信號，從而提高混凝土鋼筋無損檢測能力。

標準回彈測試空洞區4-4包括置于測試墻體4-1內的空洞缺陷4-4-1和與空洞缺陷4-4-1對應的測區，所述測區包括2個混凝土回彈測區4-4-2，空洞缺陷4-4-1置于2個混凝土回彈測區4-4-2之間的中間位置；在測區上設有平面聲波換能器4-4-3，該平面聲波換能器4-4-3與聲波測試儀4-4-4連接。

模擬測試時，受訓人員連接好測試設備，將平面聲波換能器4-4-3分別相向貼合于每對測區九方格對應節點表面中心，凡士林耦合。聲波測試儀4-4-4監測記錄每個測點的波速，聲時、波幅、頻率等參數，當聲波在混凝土中遇到空洞缺陷4-4-1時會使以上參數參數變化，以此培訓超聲波檢測技術。再用諸如ht225型標準回彈儀對每個混凝土回彈測區4-4-2的測點逐個水平彈擊記錄測點回彈測試值，之后進行數值統計、方向修正和碳化深度修正，通過規范公式計算混凝土強度，以此培訓回彈測強檢測技術。

張力測試錨索區4-5包括置于測試墻體4-1內的預埋鋼管4-5-1，預埋鋼管4-5-1的一端依次穿過傳力墊片4-5-2、預制泡沫砂漿圓環4-5-3、錨固頭4-5-4，預埋鋼管4-5-1的另一端依次穿過傳力墊片4-5-2、錨索應力計4-5-5和穿心千斤頂4-5-6、緊固墊片；穿心千斤頂4-5-6通過伺服油泵4-5-7提供油壓；錨索應力計4-5-5與錨索應力測試儀4-5-8連接。

受訓人員準備測試用錨索2.6m，將其穿過預埋鋼管4-5-1，左端用傳力墊片4-5-2、錨固頭4-5-4固定，并用預制泡沫砂漿圓環4-5-3模擬巖體可壓縮錨固段，右端穿過錨索應力計4-5-5和60t穿心千斤頂4-5-6，并用緊固墊片塞緊，通過伺服油泵4-5-7對穿心千斤頂4-5-6提供油壓，以達到張力測試錨索的功效，同時通過與錨索應力測試儀4-5-8自動記錄錨索應力實時數據，采用百分尺測取穿心千斤頂4-5-6與預制泡沫砂漿圓環4-5-3縱向變形數據，并分析錨索應力與其變化趨勢，從而實現對受訓人員進行錨索安裝與模擬測試的培訓。

超聲回彈、縫深、鋼筋分布及錨索應力模擬測試單元4大部分適用于聲波類無損結構測試項目，為避免鋼筋對于聲波傳遞的影響，所以該單元材質以致密素混凝土為主。該測試單元利用實訓平臺下部柱墻結構，設計定制實際混凝土及巖體工程內部存在的多項典型損傷，以進行模擬超聲回彈綜合法測強、淺裂縫測深、鋼筋分布及錨桿測力計的安裝測試等工藝。

標準回彈測試空洞區4-4為素混凝土結構，強度等級c30；混凝土回彈測區4-4-2的邊長為200mm，每個混凝土回彈測區4-4-2投影完全重合。混凝土回彈測區4-4-2用黑色油漆筆規范標出，其為邊長為200mm的標準九方格，同側相鄰測區間距300mm。空洞缺陷4-4-1的邊長為200mm，采用立方泡沫預埋于混凝土回彈測區4-4-2的投影方向中間混凝土中，該區域可供受訓人員進行混凝土結構超聲回彈測強模擬演練。預埋鋼管4-5-1的長度為2m，直徑為150mm，壁厚為5mm；傳力墊片4-5-2為鋼制圓環，其內徑為120mm，外徑為200mm，厚為20mm；預制泡沫砂漿圓環4-5-3的內徑為80mm，外徑為200mm，厚為100mm。伺服油泵4-5-7為穿心千斤頂4-5-6提供油壓，以達到張力測試錨索的功效，錨索應力測試儀自動記錄錨索應力實時數據。裂面4-2-1有3道，呈上深下淺直角梯形狀，厚度分別為1mm、5mm和10mm，頂邊深度均為300mm，底邊深度均為50mm，高均為500mm，用于模擬不同深度和不同寬度裂縫。制作時，先準備3塊如上所述尺寸梯形塑料板，用鐵絲固定于相應位置，3塊梯形塑料板均涂抹廢機油，作為脫模劑，后隨澆筑混凝土預埋入測試墻體內，待3天后拆除混凝土模板時，將該3塊塑料板慢慢抽出，即形成3道裂面4-2-1。第一排鋼筋4-3-1和第二排鋼筋4-3-2從左向右直徑依次為32mm、26mm、20mm、16mm、10mm、6mm六根鋼筋平行排列預埋在測試墻體上部，距離頂面靜距分別25mm和50mm，第一排鋼筋4-3-1的長度為1.4m，第二排鋼筋4-3-2的長度為1.8m，第一排鋼筋4-3-1與第二排鋼筋4-3-2中相鄰鋼筋的間距為150mm。用細鐵絲將每根鋼筋兩端定位于模板相應位置。

本發明依靠測試體中模擬的樁基礎及上部結構各種標準缺陷，及檢測設備所產生各種典型的回饋信號，比如波形、聲時、波幅、頻率、位移、應力等，可以實現對受訓人員進行跨孔法測樁、低應變測樁、基坑測斜、地基土分層沉降觀測、透射法混凝土空洞測試、回彈法混凝土測強、錨索應力測試、淺裂縫深度聲波測試及鋼筋分布檢測等9項巖土專業現場測試技能的系統培訓，使受訓人員的變形監測與無損檢測技能得到提高。并可以根據已知條件對部分專業測試設備進行校準。本發明集成度高，體積小，結構簡單，組合靈活，最大程度貼近預制樁施工過程和受力條件，避免了大量學生進入實際工程場地帶來的安全隱患，降低了培訓經費、保護了校園實驗教學環境。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。