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隧道与邻近既有桩基的相互作用是通过隧道及桩间土的传递进行的，为了研究其具体作用方式及规律，我们需要观测隧道与桩间土的内部变形，透明土试验是目前研究内部变形比较成熟的常用试验方案，为了方便获取内部不同位置的变形，本试验装置的各个部分尽量采用高透明度的PPMA（亚克力）制品。整个物理模型试验系统主要由3个部分组成，分别是模拟隧道开挖装置、模型箱和变形（位移）测量系统。试验中隧道开挖装置采用两个不同直径的圆形套筒相互套接来模拟隧道开挖过程中隧道的径向收缩，其中外管PVC外径40mm，内径36mm，内管外径35mm，内径31mm。在试验过程中通过抽取外侧套筒来模拟隧道的开挖，由隧道开挖引起的径向收缩为5mm。模型箱内部尺寸取：长×宽×高=280mm×160mm×220mm，5块面板均采用透明度极高的亚克力（PPMA）板，亚克力板厚度为7mm，并在前后面板预留直径为40mm的圆形孔洞用以模拟隧道开挖，预留孔洞用低密度聚乙烯（LDPE）筒料密封。采用黑色不透明的桩端为平面状的亚克力棒用于模拟桩基，尺寸为外径15mm，长度200mm。变形测量系统主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分主要包括位置控制系统、片光源激光器、高帧率CCD相机、图像采集设备和计算机等；软件部分主要为图像分析处理软件。
试验选用江苏省新沂市万和矿业有限公司生产的粒径范围为0.5~1.0mm的熔融石英砂作为试验中透明土配置材料，将正十二烷与15＃白油按体积比约为1∶8混合，并用玻璃棒不断搅拌，直至溶液充分混合均匀后用阿贝折射仪测定混合液折射率，根据混合液折射率高低微调两种液体比例，直至折射率达到1.458 5，即与熔融石英砂颗粒的折射率相等；将熔融石英砂缓慢撒入混合液中，注意控制撒入速率和高度以使气泡尽可能少，不可避免的气泡可用玻璃棒慢慢挑出，保持液体水平面略高于透明土颗粒表面；可根据气泡多少及实际情况将混合透明土材料放置于真空箱中，抽真空，以去除透明土中的气泡，直到透明土试样透明为止。封上保鲜膜，使土颗粒充分固结以待后续试验使用。