含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置制造方法及图纸

一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，试验土体装载于试验箱体内，试验桩身下部竖直插入试验土体内；供水系统包括水箱、进水管、箱内水管和水位观测管；竖向加载系统包括作动器和反力架，作动器的伸缩端与试验桩身顶部固定连接；测量系统包括位移计和数据采集仪，该装置能够研究桩在水位变化时桩身承载性能的变化，并实现对桩身在不同土质和水位高度下的承载性能的规律研究，为桩基础工程的设计提供精准的理论指导，保证其承载性能的可靠性。

Experimental device for bearing capacity of bored pile in water bearing soil

【技术实现步骤摘要】
含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置
本实用型新型涉及一种桩承载性能的试验装置，具体涉及一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，属于桩基础承载性能研究

技术介绍
天然地基往往不足以提供足够的地基承载力来支撑上部高层建筑传来的荷载作用，因此常采用桩基础，桩基础可以提高土层力学性能较差区域的承载能力。正常承载状态下，桩基础深埋在土层之中，主要依靠桩侧摩阻力和桩端阻力来承受上部建筑传来的荷载，并将荷载传递给周围土体中，因此，桩身的极限承载性能不仅仅跟桩体本身的强度有关，还与周围土层的承载性能有关。实际土层中含有丰富的地下水，受地下水位变化的影响，土层中的力学性能往往也有所改变，例如土层有效重度的变化使得土层会发生的渗流作用会影响土层中桩身的承载性能，因而考虑地下水位变化对桩身承载性能的影响具有十分重要的意义。现有的桩身承载试验大多采用四周封闭式箱体，进行简单的桩体静压试验，而并未考虑地下水位的改变对桩身承载性能的影响，试验结果往往并不符合实际，难以对桩基础工程提供精准的理论指导，无法保证桩身承载性能的可靠性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，该装置能够研究桩在水位变化时桩身承载性能的变化，并实现对桩身在不同土质和水位高度下的承载性能的规律研究，为桩基础工程的设计提供精准的理论指导，保证其承载性能的可靠性。为了实现上述目的，本技术提供一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，包括试验箱体、试验土体、试验桩身、供水系统、竖向加载系统、测量系统和计算机；所述试验箱体固定在地面上；所述的试验土体装载于试验箱体内，试验桩身下部竖直插入试验土体内，上端伸出试验土体的顶部；所述的试验桩身表面涂覆有水泥浆层和泥浆层，泥浆层位于水泥浆层的外侧；所述的供水系统包括水箱、进水管、箱内水管和水位观测管，水箱通过支撑架支撑在试验箱体的上方，水箱的下部连接有进水管，进水管上设置有止水阀一；箱内水管包括设置在试验箱体底部的横向管网段和设置在试验箱体一侧的竖向连通段，竖向连通段的上下两端分别与进水管和横向管网段连接，横向管网段遍布其表面设置有若干个渗水孔，横向管网段连接有由开设在试验箱体下部的通孔穿出的排水管路，排水管路上连接有止水阀二；水位观测管竖直地设置在试验箱体外部的一侧，且位于止水阀二与试验箱体之间，水位观测管的下端与排水管路连接；所述的竖向加载系统包括作动器和反力架，反力架由固定设置于试验箱体左右两侧的纵向支柱和固定连接于两纵向支柱之间且位于试验箱体上方的横梁组成，作动器的固定端固定于横梁下端面上，伸缩杆端与试验桩身的顶部连接，作动器上设置有与计算机连接的荷载传感器；所述的测量系统包括位移计和数据采集仪，位移计设置在试验桩身顶部，位移计通过数据采集仪与计算机连接。进一步，为了便于实现对作动器的自动化控制，所述竖向加载系统还包括电磁换向阀和液压泵站，其中作动器通过电磁换向阀与液压泵站连接，电磁换向阀与计算机连接。进一步，为了更真实地模拟水位的变化情况，所述横向管网段呈“田”字形分布，并覆盖试验箱体底部。进一步，为了能便于对更高水位的变化情况进行测量，水位观测管顶部的高度不小于试验箱体顶部的高度。作为一种优选，所述的水位观测管为透明管体。进一步，为了保证位移计能够准确地测量桩身位移的变化情况，所述试验桩身顶部的一侧固定连接有水平设置的玻璃板，所述位移计安装在玻璃板上部。本试验装置通过供水系统、竖向加载系统、测量系统和计算机的设置，有效地模拟了桩身置于含水土体中的承载性能，并可灵活地通过供水系统对水位高度进行控制，实现了对桩身在地下水位变化时的承载性能的变化规律，且试验箱体内的土体可根据需要进行更换，进一步实现了对桩身在不同土体、不同地下水位中的承载性能研究，测量系统和计算机的设置便于实时获取各试验参数，以便于准确地绘制出试验桩身桩顶荷载与沉降量相关曲线，试验桩身轴力与埋深变化相关曲线，桩侧摩阻力与埋深变化相关曲线，有效扩大了桩身承载力影响因素的研究范围，为桩基础工程的设计提供了更为精准的理论指导，保证了其承载性能的可靠性。该装置结构简单，各部件安装、调整和拆卸过程便捷，同时，其适用性较广、可靠性高，有利于提高试验效率高，并可重复利用，具有经济性和通用性。本技术还公开了一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验方法，包括如下步骤：S1：在试验桩身的表面涂抹水泥浆，待其具有一定强度后，在水泥浆层的表面涂抹泥浆；步骤S1中对试验桩身表面的处理，实现了对实际工程中钻孔灌注桩与土体界面的模拟；S2：将步骤S1中得到的试验桩身置于试验土体的中心位置，再将试验土体分层填入试验箱体中，并对试验土体进行分层夯实，完全填入的试验土体的顶部低于试验桩身3顶部一定距离；S3：将水箱内注满水，打开止水阀一，保持止水阀二关闭，使水通过横向设置的进水管进入箱内水管和水位观测管中；S4：观察水位观测管中的水位高度，待达到试验要求的高度值时，关闭止水阀一；S5：通过竖向加载系统对试验桩身分级施加荷载，每次加载值为预设极限荷载的10％，加载全过程中通过荷载传感器采集并记录荷载值，并通过测量系统采集并记录桩身沉降量的位移变化，当某次加载后的桩身沉降量等于或超过上次加载沉降量的两倍时停止加载；记录加载全过程中的桩顶位移和荷载值；S6：对试验数据进行整理，绘制出试验桩身3桩顶荷载与沉降量相关曲线，桩身轴力与埋深变化相关曲线，桩侧摩阻力与埋深变化相关曲线，得出试验桩身在该土层和水位高度下的承载特性。在步骤S5中进行分级施加荷载的某一阶段，保持当前阶段荷载值不变，打开止水阀二，待试验箱体中的水位降低到某一高度后再关闭止水阀二，继续进行下一阶段的分级荷载施加，直至达到停止加载条件。通过本试验方法可以有效模拟不同性质的土体在地下水位变化时桩身的承载性能变化规律，继而可快速准确地得出试验桩身在特定土层和水位高度下的承载特性，实现对桩身承载性能规律的可靠研究。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术横向管网段的结构示意图。图中：1、试验箱体，2、试验土体，3、试验桩身，4、水箱，5、进水管，6、箱内水管，7、水位观测管，8、支撑架，9、止水阀一，10、渗水孔，11、通孔，12、止水阀二，13、作动器，14、反力架，15、纵向支柱，16、横梁，17、计算机，18、地面，19、位移计。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1和图2所示，一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，包括试验箱体1、试验土体2、试验桩身3、供水系统、竖向加载系统、测量系统和计算机17；所述试验箱体1固定在地面18上；作为一种优选，地面18采用混凝土地面。所述的试验土体2装载于试验箱体1内，试验桩身3下部竖直插入试验土体2内，上端伸出试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，包括试验箱体(1)，所述试验箱体(1)固定在地面(18)上，其特征在于，还包括试验土体(2)、试验桩身(3)、供水系统、竖向加载系统、测量系统和计算机(17)；/n所述的试验土体(2)装载于试验箱体(1)内，试验桩身(3)下部竖直插入试验土体(2)内，上端伸出试验土体(2)的顶部；/n所述的试验桩身(3)表面涂覆有水泥浆层和泥浆层，泥浆层位于水泥浆层的外侧；/n所述的供水系统包括水箱(4)、进水管(5)、箱内水管(6)和水位观测管(7)，水箱(4)通过支撑架(8)支撑在试验箱体(1)的上方，水箱(4)的下部连接有进水管(5)，进水管(5)上设置有止水阀一(9)；/n箱内水管(6)包括设置在试验箱体(1)底部的横向管网段和设置在试验箱体(1)一侧的竖向连通段，竖向连通段的上下两端分别与进水管(5)和横向管网段连接，横向管网段遍布其表面设置有若干个渗水孔(10)，横向管网段连接有由开设在试验箱体(1)下部的通孔(11)穿出的排水管路，排水管路上连接有止水阀二(12)；水位观测管(7)竖直地设置在试验箱体(1)外部的一侧，且位于止水阀二(12)与试验箱体(1)之间，水位观测管(7)的下端与排水管路连接；/n所述的竖向加载系统包括作动器(13)和反力架，反力架由固定设置于试验箱体(1)左右两侧的纵向支柱(15)和固定连接于两纵向支柱(15)之间且位于试验箱体(1)上方的横梁(16)组成，作动器(13)的固定端固定于横梁(16)下端面上，伸缩杆端与试验桩身(3)的顶部连接，作动器(13)上设置有与计算机(17)连接的荷载传感器；/n所述的测量系统包括位移计(19)和数据采集仪，位移计(19)设置在试验桩身(3)顶部，位移计通过数据采集仪与计算机(17)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种含水土体中的钻孔灌注桩承载性能的试验装置，包括试验箱体(1)，所述试验箱体(1)固定在地面(18)上，其特征在于，还包括试验土体(2)、试验桩身(3)、供水系统、竖向加载系统、测量系统和计算机(17)；
所述的试验土体(2)装载于试验箱体(1)内，试验桩身(3)下部竖直插入试验土体(2)内，上端伸出试验土体(2)的顶部；
所述的试验桩身(3)表面涂覆有水泥浆层和泥浆层，泥浆层位于水泥浆层的外侧；
所述的供水系统包括水箱(4)、进水管(5)、箱内水管(6)和水位观测管(7)，水箱(4)通过支撑架(8)支撑在试验箱体(1)的上方，水箱(4)的下部连接有进水管(5)，进水管(5)上设置有止水阀一(9)；
箱内水管(6)包括设置在试验箱体(1)底部的横向管网段和设置在试验箱体(1)一侧的竖向连通段，竖向连通段的上下两端分别与进水管(5)和横向管网段连接，横向管网段遍布其表面设置有若干个渗水孔(10)，横向管网段连接有由开设在试验箱体(1)下部的通孔(11)穿出的排水管路，排水管路上连接有止水阀二(12)；水位观测管(7)竖直地设置在试验箱体(1)外部的一侧，且位于止水阀二(12)与试验箱体(1)之间，水位观测管(7)的下端与排水管路连接；
所述的竖向加载系统包括作动器(13)和反力架，反力架由固定设置于试验箱体(1)左右两侧的纵向支柱(15)和固定连接于两纵向支柱(15)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉宏，顾海荣，陈荣刚，陈江华，马晶，袁广林，杨帆，滕世斌，
申请(专利权)人：江苏省送变电有限公司，中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32