專利名稱：樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明開(kāi)發(fā)一種適用于樁土作用測(cè)試的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，主要應(yīng)用于地基承載機(jī)理研究和各種基礎(chǔ)承載能力測(cè)試。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在室內(nèi)土工試驗(yàn)主要針對(duì)土樣進(jìn)行，加力方式采用推壓力方式，試樣較小，只測(cè)試土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)，無(wú)法全面測(cè)試樁土相互作用。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有測(cè)試樁基承載力等方法，也有比較成熟的技術(shù)規(guī)程，但成本很高，通常只能結(jié)合工程進(jìn)行，試驗(yàn)條件難以準(zhǔn)確控制或重復(fù)。
在各種工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中，基礎(chǔ)承載力是工程質(zhì)量和造價(jià)的關(guān)鍵因素，新型基礎(chǔ)及新的地基加固技術(shù)開(kāi)發(fā)對(duì)降低工程造價(jià)效果顯著，需要開(kāi)展詳盡的系列試驗(yàn)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開(kāi)發(fā)一種適用于樁土作用測(cè)試的室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)形式、操作方式都與現(xiàn)有室內(nèi)土工試驗(yàn)裝置不同，用幾組套線平衡加力的方式在室內(nèi)模擬測(cè)試不同上覆土壓力作用下樁單獨(dú)或同時(shí)受豎向力、橫向力及彎矩時(shí)樁土相互作用，也可以測(cè)試交變載荷作用下的樁土作用。本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)需要解決樁土初始地層環(huán)境的模擬和模型樁受力模擬及測(cè)試問(wèn)題，本發(fā)明解決方案如下
樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置，由上覆土壓力壓載裝置、桶體、平衡加載系統(tǒng)等構(gòu)成；其中上覆土壓力壓載裝置由壓載架、壓載蓋、壓載螺桿、壓載杠桿、壓載砝碼構(gòu)成，壓載架與桶體相接，壓載杠桿一端通過(guò)銷軸鉸接于壓載架上，另一端與壓載砝碼相連，壓載螺桿下端旋入固定在壓載蓋上的軸套中，上端頂住壓載杠桿，壓載蓋套在圓柱形桶體內(nèi)并壓在試驗(yàn)地基土上；平衡加載系統(tǒng)由傳力輪軸、加力套線、加力砝碼等構(gòu)成，成對(duì)的加力套線與預(yù)埋在試驗(yàn)地基土中的模型樁相連，分別穿過(guò)桶體的側(cè)壁、桶底及壓載蓋后與傳力輪軸的軸相連；加力砝碼與傳力輪軸的輪相連；加力套線，由內(nèi)線和外套構(gòu)成，內(nèi)線為鋼絲(或鋼絲繩)，外套埋在試驗(yàn)地基土中，一端嵌入桶體或壓載蓋中，另一端靠近模型樁但不相連；百分表的測(cè)桿頂在加力砝碼下。
地層應(yīng)力環(huán)境通過(guò)上覆土壓力壓載系統(tǒng)模擬。調(diào)節(jié)壓載杠桿鉸軸位置可以調(diào)節(jié)壓載放大比例(約在10-30之間)，可以模擬中低壓固結(jié)環(huán)境。
模型樁預(yù)埋在試驗(yàn)地基土中，受力主要通過(guò)幾組套線成對(duì)施加，根據(jù)需要可以調(diào)整不同加力位置、方向和大小。套線的外套較短并有柔性，內(nèi)線為鋼絲(或鋼絲繩)，兩端分別與模型樁和傳力輪軸相連，承受全部拉力并可在外套內(nèi)自由滑動(dòng)，由內(nèi)線傳遞力和變形，外套與土體間基本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)因而土體擾動(dòng)很小。
樁土變形通過(guò)套線的內(nèi)線傳到外部，用百分表測(cè)量，其中內(nèi)線本身變形量可通過(guò)預(yù)先測(cè)試在數(shù)據(jù)處理時(shí)予以扣除。平衡加力可以消除裝置的初始位移系統(tǒng)誤差，并減小套線對(duì)土的擾動(dòng)。
用帶彈簧的偏心動(dòng)力裝置代替加力砝碼，可以模擬交變載荷作用下的樁土作用。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明是樁土作用研究的一種新思路，開(kāi)發(fā)了一種室內(nèi)土工試驗(yàn)新技術(shù)，可發(fā)揮室內(nèi)試驗(yàn)重復(fù)性好、試驗(yàn)組次多、研究成本低的優(yōu)勢(shì)。(2)利用套線加載，可以方便地對(duì)模型樁施加各方向的力，通過(guò)控制加力位置和大小可以測(cè)試不同上覆土壓力作用下樁單獨(dú)或同時(shí)受豎向力、橫向力及彎矩時(shí)樁土相互作用，較好解決多組加力裝置之間相互干擾。壓載固結(jié)完成后進(jìn)行樁土作用試驗(yàn)時(shí)，由內(nèi)線傳遞力和變形，外套與土體間基本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)因而土體擾動(dòng)很小。(3)初始采用平衡加力方式，可以在試驗(yàn)前(桶內(nèi)無(wú)試驗(yàn)地基土?xí)r)測(cè)試系統(tǒng)位移與外加力的關(guān)系，便于試驗(yàn)結(jié)果修正。通過(guò)預(yù)加載可以基本消除裝置的初始位移系統(tǒng)誤差。


圖1為樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置示意圖1、壓載架2、壓載蓋 3、壓載螺桿 4、壓載杠桿5、壓載砝碼 6、桶體 7、試驗(yàn)地基土8、模型樁9、傳力輪軸 10、加力套線11、加力砝碼 12、百分表
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述(1)按設(shè)計(jì)要求分別制造裝置的上覆土壓力壓載系統(tǒng)、桶體、加載系統(tǒng)，完成裝置的制作。
(2)將模型樁與套線連接好(需要穿過(guò)壓載蓋的先只與樁相連)，平衡施加橫向力。
(3)將試驗(yàn)地基土放入桶體內(nèi)部把模型樁預(yù)埋好(通常樁徑不大于桶體內(nèi)徑的1/6，樁頂、樁底土厚度不低于樁徑的5倍)，將上覆土壓力壓載系統(tǒng)裝好，通過(guò)套線對(duì)模型樁平衡施加豎向力。
(4)參照土工固結(jié)試驗(yàn)程序壓載固結(jié)，完成后開(kāi)始樁土作用試驗(yàn)。
(5)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康囊来渭恿?，并測(cè)試記錄力與變形。
權(quán)利要求
1.樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置，其特征是由上覆土壓力壓載裝置、桶體、平衡加載系統(tǒng)等構(gòu)成；其中上覆土壓力壓載裝置由壓載架(1)、壓載蓋(2)、壓載螺桿(3)、壓載杠桿(4)、壓載砝碼(5)構(gòu)成，壓載架(1)與桶體(6)相接，壓載杠桿(4)一端通過(guò)銷軸鉸接于壓載架(1)上，另一端與壓載砝碼(5)相連，壓載螺桿(3)下端旋入固定在壓載蓋(2)上的軸套中，上端頂住壓載杠桿(4)，壓載蓋(2)套在圓柱形桶體(6)內(nèi)并壓在試驗(yàn)地基土(7)上；平衡加載系統(tǒng)由傳力輪軸(9)、加力套線(10)、加力砝碼(11)等構(gòu)成，成對(duì)的加力套線(10)與預(yù)埋在試驗(yàn)地基土(7)中的模型樁(8)相連，分別穿過(guò)桶體(6)的側(cè)壁、桶底及壓載蓋(2)后與傳力輪軸(9)的軸相連；加力砝碼(11)與傳力輪軸(9)的輪相連；百分表(12)的測(cè)桿頂在加力砝碼(11)下。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的加力套線(10)，由內(nèi)線和外套構(gòu)成，其特征是內(nèi)線為鋼絲(或鋼絲繩)，兩端分別與模型樁(8)和傳力輪軸(9)相連；外套埋在試驗(yàn)地基土(7)中，一端嵌入桶體(6)或壓載蓋(2)中，另一端靠近模型樁(8)但不相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型樁土作用室內(nèi)試驗(yàn)裝置，用套線平衡加力的方式在室內(nèi)模擬測(cè)試多種工況樁土相互作用。該試驗(yàn)裝置，由上覆土壓力壓載裝置、桶體、平衡加載系統(tǒng)等構(gòu)成，幾組套線穿過(guò)桶體側(cè)壁、桶底及壓載蓋對(duì)預(yù)埋模型樁成對(duì)加力，可在室內(nèi)測(cè)試不同上覆土壓力作用下樁單獨(dú)或同時(shí)受豎向力、橫向力及彎矩時(shí)樁土相互作用，也可以測(cè)試交變載荷作用下的樁土作用，適用于地基承載機(jī)理研究和各種基礎(chǔ)承載能力測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N3/08GK1566924SQ03112440
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者沈琛, 張士華, 徐松森, 劉孟家, 初新杰, 陳學(xué)春, 于鴻潔, 季耀華, 沈琪, 洪學(xué)福 申請(qǐng)人:勝利石油管理局鉆井工藝研究院