一种岩土测试技术实训教学综合模拟测试体的制作方法

本发明属于岩土专业人员检测实训教学领域，具体涉及一种岩土测试技术实训教学综合模拟测试体。

背景技术：

通过岩土测试技术可以获得项目地质资料、地基力学参数及基础工程质量等方面的信息和数据，所以岩土测试技术广泛运用于工程建设的勘察、设计、施工等多个阶段，是土木工程、岩土工程等专业教学体系中极其重要的实践教学环节。使学生熟悉各种测试方法的原理，掌握各种测试设备安装操作，独立思考解决测试过程中遇到的实际问题，是实训环节培养的目标。岩土测试技术课程涉及测试项目繁多，但有一个共同点—针对工程本身力学等性能参数的测定，所以所有的测试项目应该在工地现场进行。而这正是该课程日常实训教学所面对的困难。

目前，开设该门课程的高校要么按教学日程在实验室内拿出设备给学生演示试验，要么联系施工单位到现场实践教学，但这存在随机和不稳定性，且由于安全和非职业资格等因素，学生不可能实际操作设备。还有如冯少杰等部分高校通过先进虚拟试验教学手段，让学生在计算机软件模拟的环境里进行试验，该方法虽然在很大程度上让学生理解试验原理，可重复在虚拟工地中推演测试的过程，但还是不如真实试验来得直观深刻。毕业以后学生面对的是实际工程问题，所以对于岩土测试技术这类课程实训教学是不可替代的。因此，有必要设计出一种新的模拟测试平台，以解决上述教学中存在的矛盾。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种岩土测试技术实训教学综合模拟测试体，该教学综合模拟测试体为广大受训人员提供多功能综合测试体，可以根据教学计划灵活自如、安全高效地安排与理论知识对应的实训内容，提高教学质量。

本发明所采用的技术方案是：

一种岩土测试技术实训教学综合模拟测试体，包括标准缺陷跨孔声波检测单元、可调节深层水平与竖向位移测试单元、低应变模拟测试单元，以及超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元；

准缺陷跨孔声波检测单元，用于进行大直径钻孔灌注桩桩身施工质量检测；

可调节深层水平与竖向位移测试单元，用于对大型土质材料构筑物内部不同深度位置土体水平与垂直方向变形的模拟监测；

低应变模拟测试单元，用于模拟工地基桩或锚杆的工程质量检测；

超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元，用于进行模拟超声回弹综合法测强、浅裂缝测深、钢筋分布及锚杆测力计的安装测试。

按上述方案，所述标准缺陷跨孔声波检测单元倾斜设置，其一端通过水泥砂浆固定在浅层地基上，其另一端通过水泥砂浆固定在支撑框架上，跨中有砖砌支撑；

所述低应变模拟测试单元位于标准缺陷跨孔声波检测单元下方，与标准缺陷跨孔声波检测单元平行设置，其一端固定在浅层地基上，其另一端固定在支撑框架上；

所述超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元位于框架内；

所述可调节深层水平与竖向位移测试单元通过定位装置与框架连接。

按上述方案，所述标准缺陷跨孔声波检测单元包括倾斜设置的预制混凝土空心板，所述预制混凝土空心板上设有标准缺陷和多个砂浆封填实心板孔，在预制混凝土空心板两端的砂浆封填实心板孔内分别设置声测管，在声测管内设置超声波径向换能器，所述超声波径向换能器与声波检测记录仪连接。所述预制混凝土空心板由多个小块预制混凝土空心板组成，相邻小块预制混凝土空心板之间的板缝由砂浆振捣封填密实。

预制混凝土空心板的强度为四级，板长为6.6m，宽为1.2m，可由4块规格为3300*600*150的预制板拼接而成，为减小板缝对于检测声波的影响，也可以采用整体预制，达到凝期后吊起安装。该标准缺陷跨孔声波检测单元兼作实训平台坡道，倾斜角度21°，试验证明该倾角能获得最长测试剖面，同时能满足超声波径向换能器自由顺利滑落到声测管底部。

将实际工程中采用的两根6.6m长的声测管安放于预制混凝土空心板两侧的板孔内，声测管采用外径50mm脚手架通用钢管，其下端封闭，上端加盖；然后，用与预制混凝土空心板同标号的水泥砂浆封填板孔内壁和声测管外壁之间的空隙，同时将振捣器放入声测管，使空隙间的水泥砂浆浇捣密实，其余板孔和板缝也用同种砂浆振捣封填密实,形成砂浆封填实心板孔，以保证机械波的顺利通过。为了将板缝对于超声波的阻抗降低最低，可采用横向预紧装置使预制板水平方向接触紧密。同时，沿砂浆封填实心板孔长度方向设计预留多个标准空洞缺陷，标准缺陷为在设计位置预留未封填的板孔，长度为100mm到800mm不等，缺陷位置用切割机将上下对应板面混凝土切开，即在该处形成混凝土间断，混凝土间断宽度为10mm，使超声波无法穿越，以此模拟灌注桩中的不密实空洞区等缺陷。

按上述方案，所述可调节深层水平与竖向位移测试单元包括管底嵌套固定仓、嵌套固定内筒、测斜管、定位装置、测斜传感器、套管磁力环；所述管底嵌套固定仓预埋于地面之下，仓口平齐地面；所述嵌套固定内筒置于管底嵌套固定仓内；所述测斜管的一端伸入嵌套固定内筒内，另一端伸出地面通过定位装置与框架连接；测斜管与嵌套固定内筒之间的空隙用粗砂填塞；所述测斜传感器设置在测斜管内，与测斜记录仪连接；所述套管磁力环设置在测斜管上；所述磁感应传感器置于测斜管内，与套管磁力环对应设置，其与分层沉降测试仪连接。所述测斜管上设有两对纵向导槽，且两对纵向导槽垂直设置。所述定位装置包括带刻度的x杆和带刻度的y杆，横杆和竖杆相垂直；所述嵌套固定内筒的顶部设有盖体，盖体上设有拉手，方便将嵌套固定内筒顺利放入并固定于管底嵌套固定仓中，或者提起取出。

可调节深层水平与竖向位移测试单元用于对围护墙、基坑边坡、软土地基等大型土质材料构筑物内部不同深度位置土体水平与垂直方向变形的模拟监测。测斜管采用工程上实际使用的外径为70mm的标准pvc测斜管，管内壁设计有两组相互垂直的纵向导槽，其中一组纵向导槽方向与所需监测方向一致。管底嵌套固定仓内壁直径为200mm，钢制嵌套固定内筒内壁直径为180mm，壁厚均为10mm。管底嵌套固定仓预埋于靠近超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元的测试墙体处地面之下，仓口平齐地面，采用pvc材质制成，以防腐。将测斜管底部放入嵌套固定内筒底部作为测试基准点，用粗砂填塞测斜管与嵌套固定内筒内壁的空隙，直到与地面平齐，以此模拟测斜管沉孔固定。测斜管管长4m，管口略高于实训平台维护栏杆，其下端固定于地基土内，埋深1m。按设定刻度用扎带将测斜管和定位装置的y杆进行连接，以此控制测斜管在该高层处y方向上的位移；按设定刻度用扎带将测斜管和定位装置的x杆进行连接，以此控制测斜管在该高层处x方向上的位移。土体内部竖向位移测试，也称分层沉降测试，是记录不同变形模量的土层在自重或附加应力作用下，竖向压缩变形值。将工程用套管磁力环套装在测斜管外壁预定深度位置，把磁感应传感器由管口缓慢放入测斜管，磁感应传感器通过导线与分层沉降测试仪连接，磁感应传感器到达套管磁力环所在深度位置，做切割磁力线运动，产生感生电流，从而触发分层沉降测试仪的主机警报，记录深度信息。

按上述方案，所述低应变模拟测试单元包括均倾斜设置的完整桩、横向断裂桩、斜向裂面桩，且所述完整桩、横向断裂桩、斜向裂面桩平行设置；

所述完整桩上设有扩颈模拟器，扩颈模拟器上设有扩颈模拟器紧固螺栓；

所述横向断裂桩上设有横向断裂缺陷，横向断裂缺陷的两侧分别设有预紧支座，两个预紧支座通过螺帽、拉结螺栓连接；

所述斜向裂面桩上设有斜向裂面、环形紧固拉索，环形紧固拉索位于斜向裂面外侧，环形紧固拉索的开口通过螺帽、螺栓连接。

完整桩、横向断裂桩、斜向裂面桩采用聚丙烯纤维制成的直径为300mm的柱状体。为避免如同工程桩基础竖向成孔大规模施工，保护实训平台周边环境，并获取最大测试长度，设计将其平行安放于标准缺陷跨孔声波检测单元下，这样模拟桩（完整桩、横向断裂桩、斜向裂面桩）长达到6600mm，最大程度接近工程实际。因实训平台这个部位的空间较大，可以并排安放3根模拟桩体（完整桩、横向断裂桩、斜向裂面桩），各模拟桩体在柱体不同设定部位定制各种典型桩身缺陷，以模拟扩颈，缩颈及断桩等实际工况。扩颈模拟器与完整桩同等材质，为侧边开缝c型筒，筒内直径与完整桩桩径均为300mm，侧边轴向开缝宽度10mm，筒壁厚度200mm，长度500mm，未固定时，可以将移动到完整桩的任意位置，通过扩颈模拟器紧固螺栓全部拧紧，以模拟任意深度的扩颈缺陷。横向断裂缺陷为垂直横向断裂桩轴向的横切面，切面深度150mm，厚度0.5mm；预紧支座横跨横向断裂缺陷两边，采用热熔技术与该处桩体熔合固定，通过拉结螺栓和螺帽拧紧张拉，使横向断裂缺陷实现不同程度的闭合，以模拟不同程度的桩身缩颈缺陷。斜向裂面模拟与斜向裂面桩桩身轴向成30°的夹角的断裂面，环形紧固拉索包围斜向裂面，环形紧固拉索与斜向裂面桩桩身材质相同，内径295mm，厚度和截面宽度均为30mm，拧紧该处螺栓、螺帽，达到模拟缺陷不同闭合程度的效果。

按上述方案，所述超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元包括测试墙体，所述测试墙体内设有标准缝测试区、钢筋分布测试区、标准回弹测试空洞区、张力测试锚索区；

所述标准缝测试区包括多根不同深度、不同宽度的裂面，且所述裂面平行设置，在裂面两侧设跨缝平面声波换能器，该跨缝平面声波换能器与裂缝深度检测仪连接；

所述钢筋分布测试区包括第一排钢筋和第二排钢筋，第一排钢筋和第二排钢筋垂直设置，所述第一排钢筋、第二排钢筋上设有传感器，该传感器与钢筋测试仪连接；

所述标准回弹测试空洞区包括置于测试墙体内的空洞缺陷和与空洞缺陷对应的测区，所述测区包括2个混凝土回弹测区，所述空洞缺陷置于2个混凝土回弹测区之间的中间位置；在测区上设有平面声波换能器，该平面声波换能器与声波测试仪连接；

所述张力测试锚索区包括置于测试墙体内的预埋钢管，预埋钢管的一端依次穿过传力垫片、预制泡沫砂浆圆环、锚固头，预埋钢管的另一端依次穿过传力垫片、锚索应力计和穿心千斤顶、紧固垫片；穿心千斤顶通过伺服油泵提供油压；锚索应力计与锚索应力测试仪连接。

按上述方案，所述混凝土回弹测区为y方向投影对应的九方格。

超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元大部分适用于声波类无损结构测试项目，为避免钢筋对于声波传递的影响，所以该单元材质以致密素混凝土为主。该测试单元利用实训平台下部柱墙结构，设计定制实际混凝土及岩体工程内部存在的多项典型损伤，以进行模拟超声回弹综合法测强、浅裂缝测深、钢筋分布及锚杆测力计的安装测试等工艺。

标准回弹测试空洞区为素混凝土结构，强度等级c30；混凝土回弹测区的边长为200mm，每个混凝土回弹测区投影完全重合。混凝土回弹测区用黑色油漆笔规范标出，其为边长为200mm的标准九方格，同侧相邻测区间距300mm。空洞缺陷的边长为200mm，采用立方泡沫预埋于混凝土回弹测区的投影方向中间混凝土中，该区域可供受训人员进行混凝土结构超声回弹测强模拟演练。预埋钢管的长度为2m，直径为150mm，壁厚为5mm；传力垫片为钢制圆环，其内径为120mm，外径为200mm，厚为20mm；预制泡沫砂浆圆环的内径为80mm，外径为200mm，厚为100mm。伺服油泵对穿心千斤顶提供油压，以达到张力测试锚索的功效，锚索应力测试仪自动记录锚索应力实时数据。裂面有3道，呈上深下浅直角梯形状，厚度分别为1mm、5mm和10mm，顶边深度均为300mm，底边深度均为50mm，高均为500mm，用于模拟不同深度和不同宽度裂缝。制作时，先准备3块如上所述尺寸梯形塑料板，用铁丝固定于相应位置，3块梯形塑料板均涂抹废机油，作为脱模剂，后随浇筑混凝土预埋入测试墙体内，待3天后拆除混凝土模板时，将该3块塑料板慢慢抽出，即形成3道裂面。第一排钢筋和第二排钢筋从左向右直径依次为32mm、26mm、20mm、16mm、10mm、6mm六根钢筋平行排列预埋在测试墙体上部，距离顶面静距分别25mm和50mm，第一排钢筋的长度为1.4m，第二排钢筋的长度为1.8m，第一排钢筋与第二排钢筋中相邻钢筋的间距为150mm。用细铁丝将每根钢筋两端定位于模板相应位置。

本发明的有益效果在于：

通过将标准缺陷跨孔声波检测单元、可调节深层水平与竖向位移测试单元、低应变模拟测试单元，以及超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元作为一个测试平台，解决目前培养岩土测试专业人才没有标准的综合测试平台的困难，使学生更直观的了解岩土测试技术，大幅提升实践教学效果，提高了教学质量；

本发明能使受训人员根据教学安排和实验方案，在准施工现场条件下最大程度地参与9个专业测试项目的实际操作演练，同时能起到校准相关测试设备的作用；

结构简单，便于制作。

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，附图中：

图1是本发明岩土测试技术实训教学综合模拟测试体的主视结构示意图；

图2是岩土测试技术实训教学综合模拟测试体的俯视结构示意图；

图3是标准缺陷跨孔声波检测单元的剖面图；

图4是可调节深层水平与竖向位移测试单元的俯视图；

图5是可调节深层水平与竖向位移测试单元的结构示意图；

图6是低应变模拟测试单元的结构示意图；

图7是横向断裂桩的局部放大示意图；

图8是斜向裂面桩的局部放大示意图；

图9是超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元的左视示意图；

图10是超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元的主视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1-图2，一种岩土测试技术实训教学综合模拟测试体，包括标准缺陷跨孔声波检测单元1、可调节深层水平与竖向位移测试单元2、低应变模拟测试单元3，以及超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元4；

准缺陷跨孔声波检测单元1，用于进行大直径钻孔灌注桩桩身施工质量检测；倾斜设置，其一端通过水泥砂浆5固定在浅层地基6上，其另一端通过水泥砂浆5固定在支撑框架7上，跨中有砖砌支撑8；

可调节深层水平与竖向位移测试单元2，通过定位装置2-1与框架7连接，用于对大型土质材料构筑物内部不同深度位置土体水平与垂直方向变形的模拟监测；

低应变模拟测试单元3，位于标准缺陷跨孔声波检测单元1下方，且与标准缺陷跨孔声波检测单元1平行设置，其一端固定在浅层地基6上，其另一端固定在支撑框架7上；用于模拟工地基桩或锚杆的工程质量检测，判定桩基础桩身或杆体完整性，评价施工质量；

超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元4，位于框架7内，用于进行模拟超声回弹综合法测强、浅裂缝测深、钢筋分布及锚杆测力计的安装测试。

参见图3，标准缺陷跨孔声波检测单元1包括倾斜设置的预制混凝土空心板1-1，预制混凝土空心板1-1上设有标准缺陷1-2和多个砂浆封填实心板孔1-3，在预制混凝土空心板1-1两端的砂浆封填实心板孔1-3内分别设置声测管1-4，在声测管1-4内设置超声波径向换能器1-5，超声波径向换能器1-5与声波检测记录仪1-6连接。所述预制混凝土空心板1-1由多个小块预制混凝土空心板1-1-1组成，相邻小块预制混凝土空心板1-1-1之间的板缝1-1-2由砂浆振捣封填密实。

预制混凝土空心板1-1的强度为四级，板长为6.6m，宽为1.2m，可由4块规格为3300*600*150的小块预制混凝土空心板1-1-1拼接而成，为减小板缝1-1-2对于检测声波的影响，也可以采用整体预制，达到凝期后吊起安装。该标准缺陷跨孔声波检测单元1兼作实训平台坡道，倾斜角度21°，试验证明该倾角能获得最长测试剖面，同时能满足超声波径向换能器1-5自由顺利滑落到声测管1-4底部。

将实际工程中采用的两根6.6m长的声测管1-4安放于预制混凝土空心板1-1两侧的板孔内，声测管1-4采用外径50mm脚手架通用钢管，其下端封闭，上端加盖；然后，用与预制混凝土空心板1-1同标号的水泥砂浆封填板孔内壁和声测管1-4外壁之间的空隙，同时将振捣器放入声测管1-4，使空隙间的水泥砂浆浇捣密实，其余板孔和板缝也用同种砂浆振捣封填密实,形成砂浆封填实心板孔1-3，以保证机械波的顺利通过。为了将板缝对于超声波的阻抗降低最低，可采用横向预紧装置使预制板水平方向接触紧密。同时，沿砂浆封填实心板孔1-3长度方向设计预留多个标准缺陷1-2，标准缺陷1-2为在设计位置预留未封填的板孔，长度为100mm到800mm不等，缺陷位置用切割机将上下对应板面混凝土切开，即在该处形成混凝土间断，混凝土间断宽度为10mm，使超声波无法穿越，以此模拟灌注桩中的不密实空洞区等缺陷。

标准缺陷跨孔声波检测单元用于进行大直径钻孔灌注桩桩身施工质量检测技术的实训教学。受训人员测试前，用自来水将声测管1-4灌满，作为传递超声波的耦合剂。按要求连接好超声波径向换能器1-5和声波检测记录仪1-6。将超声波径向换能器1-5放入位于预制混凝土空心板1-1两端的声测管1-4内，匀速放至管底。平测时，务必使发射换能器与接收换能器一直处于相同高度。且以100mm的声测线间距同时收拉连接两个超声波径向换能器1-5的导线绳，从管底同步向上提升声波检测记录仪1-6实时显示、记录超声波通过含有各个标准缺陷1-2的模拟测试剖面信号时程曲线，读取首波声时、幅值、主频率值等试验数据，并模拟判断桩身施工质量。

参见图4和图5，可调节深层水平与竖向位移测试单元2包括管底嵌套固定仓2-2、嵌套固定内筒2-3、测斜管2-4、定位装置2-1、测斜传感器2-5、套管磁力环2-6；管底嵌套固定仓2-2预埋于地基6之下，仓口平齐地面；嵌套固定内筒2-3置于管底嵌套固定仓2-2内；测斜管2-4内壁设有两对纵向导槽2-8，且两对纵向导槽2-8垂直设置，其一端伸入嵌套固定内筒2-3内，另一端伸出地面通过定位装置2-1与框架7连接；测斜管2-4与嵌套固定内筒2-3之间的空隙用粗砂填塞；测斜传感器2-5设置在测斜管2-4内，通过数据线与测斜记录仪2-7连接；套管磁力环2-6设置在测斜管2-4上；磁感应传感器置于测斜管2-4内，与套管磁力环2-6对应设置，其与分层沉降测试仪连接。定位装置2-1包括带刻度的x杆2-1-1和带刻度的y杆2-1-2，x杆2-1-1和y杆2-1-2相垂直。为了方便将嵌套固定内筒2-3顺利放入并固定于管底嵌套固定仓2-2中，或者提起取出，所述嵌套固定内筒2-3的顶部设有盖体2-9，盖体上设有拉手2-10。

可调节深层水平与竖向位移测试单元2用于对围护墙、基坑边坡、软土地基等大型土质材料构筑物内部不同深度位置土体水平与垂直方向变形的模拟监测。测斜管2-4采用工程上实际使用的外径为70mm的标准pvc测斜管，管内壁设计有两组相互垂直的纵向导槽2-8，其中一组纵向导槽2-8方向与所需监测方向一致。管底嵌套固定仓2-2内壁直径为200mm，钢制嵌套固定内筒2-3内壁直径为180mm，管底嵌套固定仓2-2和嵌套固定内筒2-3的壁厚均为10mm。管底嵌套固定仓2-2预埋于靠近超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元的测试墙体处地面之下，仓口平齐地面，采用pvc材质制成，以防腐。将测斜管2-4底部放入嵌套固定内筒2-3底部作为测试基准点，用粗砂填塞测斜管2-4与嵌套固定内筒2-3内壁的空隙，直到与地面平齐，以此模拟测斜管沉孔固定。测斜管2-4管长4m，管口略高于实训平台维护栏杆，其下端固定于地基6土内，埋深1m。按设定刻度用扎带将测斜管2-4和定位装置2-1的y杆2-1-2进行连接，以此控制测斜管2-4在该高层处y方向上的位移；按设定刻度用扎带将测斜管2-4和定位装置2-1的x杆2-1-1进行连接，以此控制测斜管2-4在该高层处x方向上的位移。

土体内部竖向位移测试，也称分层沉降测试，是记录不同变形模量的土层在自重或附加应力作用下，竖向压缩变形值。将工程用套管磁力环2-6套装在测斜管2-4外壁预定深度位置，把磁感应传感器由管口缓慢放入测斜管2-4，磁感应传感器通过导线与分层沉降测试仪连接，磁感应传感器到达套管磁力环2-6所在深度位置，做切割磁力线运动，产生感生电流，从而触发分层沉降测试仪的主机警报，记录深度信息。

在深层水平位移测试部分，受训人员可以进行测斜管、管靴、套管及官帽的安装与测斜管定位实训。首先，通过使用焊接在嵌套固定内筒2-3顶部的拉手2-10，将嵌套固定内筒2-3刚好顺利放入并固定于管底嵌套固定仓2-2中，将测斜管2-4底部放入管底嵌套固定仓2-2底部作为测试基准点，之后用粗砂填塞测斜管2-4与嵌套固定内筒2-3内壁的空隙，直到与地面平齐，以此模拟测斜管沉孔固定。用连接套管连接上部测斜管2-4，管口略高于实训平台维护栏杆。按设定刻度用扎带固定测斜管2-4和定位装置2-1。进入测试操作阶段，受训将测斜传感器2-5、导线拉绳与测斜记录仪2-7连接，使测斜传感器2-5进入需要测定位移方向的一组纵向导槽2-8内，同时缓慢放下测斜传感器2-5直到测斜管2-4底部，稳定10分钟使测斜传感器2-5与管底温度相同。由于测斜管2-4全长只有4m，所以试验时可以按100mm或200mm测试步距记录各深度测试点位移数据，向上缓慢提升测斜传感器2-5，到达管口正向测试完毕，将测斜传感器2-5轴向旋转180°，进行反向测试，同样步骤反向测试完毕后，学生学习使用专业测斜软件导出数据，进行后期处理，完成实验报告。

在深层竖向位移测试部分，受训人员将工程用套管磁力环2-6套装在测斜管2-4外壁预定深度位置，或是模拟现场条件，将套管磁力环2-6套在测斜管2-4底部，与管底一同埋入嵌套固定内筒2-3，磁感应传感器由管口缓慢放入测斜管2-4，磁感应传感器到达套管磁力环2-6所在深度位置，做切割磁力线运动，产生感生电流，从而触发主机警报提示记录深度信息，之后多次改变套管磁力环2-6在测斜管2-4上的高度位置，或是竖向压缩底部固定粗砂，以模拟套管磁力环2-6随其周围土体竖向位移，再次使用磁感应传感器测定其深度，对照同一套管磁力环2-6所测高度差与设定差值，以判断操作的正确性，或是用于校准仪器精度。

参见图6、图7和图8，低应变模拟测试单元3包括均倾斜设置的完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3，且所述完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3平行设置。完整桩3-1上设有扩颈模拟器3-4，扩颈模拟器3-4上设有扩颈模拟器紧固螺栓3-5。横向断裂桩3-2上设有横向断裂缺陷3-6，横向断裂缺陷3-6的两侧分别设有预紧支座3-7，两个预紧支座3-7通过螺帽3-9、拉结螺栓3-8连接。斜向裂面桩3-3上设有斜向裂面3-10、环形紧固拉索3-11，环形紧固拉索3-11位于斜向裂面3-10外侧，环形紧固拉索3-11的开口通过螺帽3-9、螺栓3-12连接。

完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3采用聚丙烯纤维制成的直径为300mm的柱状体。为避免如同工程桩基础竖向成孔大规模施工，保护实训平台周边环境，并获取最大测试长度，设计将其平行安放于标准缺陷跨孔声波检测单元1下，这样模拟桩（完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3）长达到6600mm，最大程度接近工程实际。因实训平台这个部位的空间较大，可以并排安放3根模拟桩体（完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3），各模拟桩体在柱体不同设定部位定制各种典型桩身缺陷，以模拟扩颈，缩颈及断桩等实际工况。扩颈模拟器3-4与完整桩3-1同等材质，为侧边开缝c型筒，筒内直径与完整桩3-1桩径均为300mm，侧边轴向开缝宽度10mm，筒壁厚度200mm，长度500mm；未固定时，可以将移动到完整桩3-1的任意位置，通过扩颈模拟器紧固螺栓3-5全部拧紧，以模拟任意深度的扩颈缺陷。横向断裂缺陷3-6为垂直横向断裂桩轴向的横切面，切面深度150mm，厚度0.5mm；预紧支座3-7横跨横向断裂缺陷3-6两边，采用热熔技术与该处桩体熔合固定，通过拉结螺栓3-8和螺帽3-9拧紧张拉，使横向断裂缺陷3-6实现不同程度的闭合，以模拟不同程度的桩身缩颈缺陷。斜向裂面3-10模拟与斜向裂面桩3-3桩身轴向成30°的夹角的断裂面，环形紧固拉索3-11包围斜向裂面3-10，环形紧固拉索3-11与斜向裂面桩3-3桩身材质相同，内径295mm，厚度和截面宽度均为30mm，拧紧该处螺栓、螺帽，达到模拟缺陷不同闭合程度的效果。

试验时，受训人员站于测试台阶3-13上，将速度或加速度传感器用黄油等耦合剂安装于模拟桩体（完整桩3-1、横向断裂桩3-2、斜向裂面桩3-3）柱顶平面距中心2/3的位置，用力锤或激振器在柱顶激发超声波，同时触发低应变测试仪开始记录，受训人员根据设备记录的首波与回波波形、声时、频率等信息与不同对应预设缺陷进行计算分析比对，熟悉各种缺陷典型波形等动参数，提高判断缺陷种类和所在桩身位置，以及划分施工质量等级的技术能力。

参见图9、图10，超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元4包括测试墙体4-1，测试墙体4-1内设有标准缝测试区4-2、钢筋分布测试区4-3、标准回弹测试空洞区4-4、张力测试锚索区4-5。

标准缝测试区4-2包括多根不同深度、不同宽度的裂面4-2-1，且裂面4-2-1平行设置，在裂面4-2-1两侧设跨缝平面声波换能器4-2-2，该跨缝平面声波换能器4-2-2与裂缝深度检测仪4-2-3连接。

受训人员可以采用跨缝法，将跨缝平面声波换能器4-2-2垂直裂缝等距贴合于裂缝表面，同时，沿裂缝方向移动发射和接收换能器，通过裂缝深度检测仪4-2-3监测波形在裂缝表面不同位置所产生的同时，计算裂缝深度。

钢筋分布测试区4-3包括第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2，第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2垂直设置，在第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2上设有传感器，该传感器与钢筋测试仪4-3-4连接。第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2都相对集中布置于测试平面中间位置，所以在平面中心区域存在第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2垂直方形重叠区域，而测试平台周边都有第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2非重叠趋于。受训人员按要求接通钢筋测试仪与对应传感器，根据测试方案分别对钢筋重叠和非重叠区域进行扫描，注意传感器移动扫描方向与所检测钢筋轴向垂直，且保持缓慢匀速。受训人员经过反复演练，可熟悉掌握钢筋直径、长度、保护层厚度、钢筋间距、排列方式和比邻钢筋干扰等特征信号，从而提高混凝土钢筋无损检测能力。

标准回弹测试空洞区4-4包括置于测试墙体4-1内的空洞缺陷4-4-1和与空洞缺陷4-4-1对应的测区，所述测区包括2个混凝土回弹测区4-4-2，空洞缺陷4-4-1置于2个混凝土回弹测区4-4-2之间的中间位置；在测区上设有平面声波换能器4-4-3，该平面声波换能器4-4-3与声波测试仪4-4-4连接。

模拟测试时，受训人员连接好测试设备，将平面声波换能器4-4-3分别相向贴合于每对测区九方格对应节点表面中心，凡士林耦合。声波测试仪4-4-4监测记录每个测点的波速，声时、波幅、频率等参数，当声波在混凝土中遇到空洞缺陷4-4-1时会使以上参数参数变化，以此培训超声波检测技术。再用诸如ht225型标准回弹仪对每个混凝土回弹测区4-4-2的测点逐个水平弹击记录测点回弹测试值，之后进行数值统计、方向修正和碳化深度修正，通过规范公式计算混凝土强度，以此培训回弹测强检测技术。

张力测试锚索区4-5包括置于测试墙体4-1内的预埋钢管4-5-1，预埋钢管4-5-1的一端依次穿过传力垫片4-5-2、预制泡沫砂浆圆环4-5-3、锚固头4-5-4，预埋钢管4-5-1的另一端依次穿过传力垫片4-5-2、锚索应力计4-5-5和穿心千斤顶4-5-6、紧固垫片；穿心千斤顶4-5-6通过伺服油泵4-5-7提供油压；锚索应力计4-5-5与锚索应力测试仪4-5-8连接。

受训人员准备测试用锚索2.6m，将其穿过预埋钢管4-5-1，左端用传力垫片4-5-2、锚固头4-5-4固定，并用预制泡沫砂浆圆环4-5-3模拟岩体可压缩锚固段，右端穿过锚索应力计4-5-5和60t穿心千斤顶4-5-6，并用紧固垫片塞紧，通过伺服油泵4-5-7对穿心千斤顶4-5-6提供油压，以达到张力测试锚索的功效，同时通过与锚索应力测试仪4-5-8自动记录锚索应力实时数据，采用百分尺测取穿心千斤顶4-5-6与预制泡沫砂浆圆环4-5-3纵向变形数据，并分析锚索应力与其变化趋势，从而实现对受训人员进行锚索安装与模拟测试的培训。

超声回弹、缝深、钢筋分布及锚索应力模拟测试单元4大部分适用于声波类无损结构测试项目，为避免钢筋对于声波传递的影响，所以该单元材质以致密素混凝土为主。该测试单元利用实训平台下部柱墙结构，设计定制实际混凝土及岩体工程内部存在的多项典型损伤，以进行模拟超声回弹综合法测强、浅裂缝测深、钢筋分布及锚杆测力计的安装测试等工艺。

标准回弹测试空洞区4-4为素混凝土结构，强度等级c30；混凝土回弹测区4-4-2的边长为200mm，每个混凝土回弹测区4-4-2投影完全重合。混凝土回弹测区4-4-2用黑色油漆笔规范标出，其为边长为200mm的标准九方格，同侧相邻测区间距300mm。空洞缺陷4-4-1的边长为200mm，采用立方泡沫预埋于混凝土回弹测区4-4-2的投影方向中间混凝土中，该区域可供受训人员进行混凝土结构超声回弹测强模拟演练。预埋钢管4-5-1的长度为2m，直径为150mm，壁厚为5mm；传力垫片4-5-2为钢制圆环，其内径为120mm，外径为200mm，厚为20mm；预制泡沫砂浆圆环4-5-3的内径为80mm，外径为200mm，厚为100mm。伺服油泵4-5-7为穿心千斤顶4-5-6提供油压，以达到张力测试锚索的功效，锚索应力测试仪自动记录锚索应力实时数据。裂面4-2-1有3道，呈上深下浅直角梯形状，厚度分别为1mm、5mm和10mm，顶边深度均为300mm，底边深度均为50mm，高均为500mm，用于模拟不同深度和不同宽度裂缝。制作时，先准备3块如上所述尺寸梯形塑料板，用铁丝固定于相应位置，3块梯形塑料板均涂抹废机油，作为脱模剂，后随浇筑混凝土预埋入测试墙体内，待3天后拆除混凝土模板时，将该3块塑料板慢慢抽出，即形成3道裂面4-2-1。第一排钢筋4-3-1和第二排钢筋4-3-2从左向右直径依次为32mm、26mm、20mm、16mm、10mm、6mm六根钢筋平行排列预埋在测试墙体上部，距离顶面静距分别25mm和50mm，第一排钢筋4-3-1的长度为1.4m，第二排钢筋4-3-2的长度为1.8m，第一排钢筋4-3-1与第二排钢筋4-3-2中相邻钢筋的间距为150mm。用细铁丝将每根钢筋两端定位于模板相应位置。

本发明依靠测试体中模拟的桩基础及上部结构各种标准缺陷，及检测设备所产生各种典型的回馈信号，比如波形、声时、波幅、频率、位移、应力等，可以实现对受训人员进行跨孔法测桩、低应变测桩、基坑测斜、地基土分层沉降观测、透射法混凝土空洞测试、回弹法混凝土测强、锚索应力测试、浅裂缝深度声波测试及钢筋分布检测等9项岩土专业现场测试技能的系统培训，使受训人员的变形监测与无损检测技能得到提高。并可以根据已知条件对部分专业测试设备进行校准。本发明集成度高，体积小，结构简单，组合灵活，最大程度贴近预制桩施工过程和受力条件，避免了大量学生进入实际工程场地带来的安全隐患，降低了培训经费、保护了校园实验教学环境。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。