一种模型载体桩的箱体试验装置和试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模型载体桩的箱体试验装置，包括箱体框架系统、设置在所述箱体框架系统上方的千斤顶加载系统、以及位于所述箱体框架系统内的套筒系统。本发明专利技术还公开了一种模型载体桩的箱体试验方法，在箱体框架系统中填埋土层，填埋至第一预设深度；将套筒系统放置在箱体框架系统中，继续填埋土层至套管口；使用石膏拌合砂作为填充载体填料填充至套管中；利用千斤顶加载系统加压长夯锤夯击套管中的载体填料直至压实；将钢筋笼放入套管内，浇筑混凝土，边浇筑边拔出套管；待套管内的桩成型后对土层从上到下进行剥离，并逐层进行取样测定干密度，观察和分析载体桩成型情况。本发明专利技术对载体桩进行全桩模拟试验，提高载体桩模拟实验的可参照性。验的可参照性。验的可参照性。

【技术实现步骤摘要】
一种模型载体桩的箱体试验装置和试验方法


[0001]本专利技术涉及模型桩试验
更具体地说，本专利技术涉及一种模型载体桩的箱体试验装置和试验方法。

技术介绍

[0002]载体桩是近些年发展起来的一种新型的桩体，它是在夯扩桩的基础上专利技术的新型桩。载体桩具有成桩速度快、承载力高、造价低等特点，目前在我国一些地区占有较大的市场。
[0003]载体桩的施工工艺与夯扩桩类似，基本施工流程为：引孔至设计深度(土层松软可沉管至设计深度)
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下放套管
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添加填料
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夯锤夯实
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测三击贯入度(不合格继续前两步)
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下放钢筋笼
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浇筑混凝土
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拔套管。
[0004]载体桩的优点是施工工艺简单、造价低廉、承载力高、环保，但载体桩也存在一定的缺点，例如：施工时噪音大、挤土效应严重、成桩质量难以控制等。其他桩需要将桩端置入到持力层中，而载体桩则是通过夯实使原本不能做持力层的土层变得密实，达到一定的强度满足桩的承载力要求，载体桩施工方法和作用机理明显不同于其他的桩型，载体桩可以认为是一种深层的地基处理方式。
[0005]目前大多数桩室内模型试验都是在探究桩的承载力、桩的破坏模式等方面进行研究，对于载体桩的室内模型试验研究还相对较少，有部分研究人员在室内试验中探究过载体的形状、载体影响范围等。大多数载体影响范围都是通半桩实验进行的研究，该实验方法与实际桩工作环境不一致，实验结果存在一定偏差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0007]本专利技术还有一个目的是提供一种模型载体桩的箱体试验装置和模型载体桩的箱体试验方法，该装置可完全模拟施工现场的成桩环境，可实现对载体桩的全模型研究。
[0008]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种模型载体桩的箱体试验装置，包括箱体框架系统、设置在所述箱体框架系统上方的千斤顶加载系统、以及位于所述箱体框架系统内的套筒系统；
[0009]所述箱体框架系统包括骨架、亚克力板、硬质玻璃板，所述箱体框架系统其中一侧设置为硬质玻璃板，所述箱体框架系统其余侧设置为亚克力板；
[0010]所述千斤顶加载系统包括加载架、千斤顶、至少一对弹簧，所述加载架设置在所述骨架的上方，所述加载架包括上下设置的固定架和加载横梁，所述固定架固定在所述骨架上，所述加载横梁可相对所述固定架上下移动，所述千斤顶上端固定在所述固定架上、下端固定在所述加载横梁上，所述弹簧上端固定在所述固定架上、下端固定在所述加载横梁上。
[0011]优选的是，还包括：连通所述箱体框架系统内外的地下水调节系统；
[0012]所述地下水调节系统包括：
[0013]若干带孔水管，其设置在所述箱体框架系统的内侧壁上，所述带孔水管伸出所述箱体框架系统底部；
[0014]集水容器，其设置在所述箱体框架系统的外部，且与若干带孔水管通过管体连通。
[0015]优选的是，所述固定架包括第一横梁和相对设置在所述第一横梁两端的一对固定条，所述固定条固定在所述骨架上。
[0016]优选的是，所述加载横梁包括梁体和相对设置在所述梁体两端的两对折弯块，每对折弯块分布在所述固定条的两侧。
[0017]优选的是，所述梁体端部呈凸字形结构，一对折弯块分布在所述梁体凸出部分的两侧。
[0018]优选的是，所述套筒系统包括至少一根套管、支架、至少一个紧固件以及若干固定杆，所述套管通过紧固件固定在所述支架上，所述支架通过若干固定杆固定在所述骨架上。
[0019]本专利技术提供一种模型载体桩的箱体试验方法，包括以下步骤：
[0020]在箱体框架系统中填埋土层，填埋至第一预设深度；
[0021]将套筒系统放置在箱体框架系统中，继续填埋土层至套管口；
[0022]使用石膏拌合砂作为填充载体填料填充至套管中；
[0023]利用千斤顶加载系统加压长夯锤夯击套管中的载体填料直至压实；
[0024]将钢筋笼放入套管内，浇筑混凝土，边浇筑边拔出套管；
[0025]待套管内的桩成型后对土层从上到下进行剥离，并逐层进行取样测定干密度绘制图像，观察载体桩成型情况。
[0026]优选的是，在填埋过程中，每次填埋十厘米厚土层，均匀压实至八厘米后再继续填埋，直至填埋至第一预设深度；
[0027]所述土层为体积比为1:1的砂土和粘土的混合土型；
[0028]环形取样采用环刀，所述环刀内为1cm、高0.5cm。
[0029]优选的是，逐层进行取样测定干密度绘制图像的具体方法为：确定三维坐标轴；
[0030]针对单桩实验：
[0031]确定取样深度以及深度方向上的取样间距；
[0032]确定水平面取样点，水平面取样点以载体桩轴线为中心呈放射状，确定放射轴之间的间隔角度以及放射轴上的取样间隔距离；
[0033]根据确定的取样深度和确定的水平面取样点取土样，称重并进行处理，计算干密度；
[0034]将干密度与取样坐标点进行匹配，分别在水平面上和铅锤面上将干密度相等的数值进行连接，构建等干密度包络图；
[0035]针对多桩实验：
[0036]确定取样深度以及深度方向上的取样间距；
[0037]确定水平面取样点，水平面取样点以载体桩轴线为中心呈放射状，确定放射轴之间的间隔角度以及放射轴上的取样间隔距离；
[0038]相邻载体桩的载体之间以等间距的行列方式确定水平面取样点；
[0039]根据确定的取样深度和确定的水平面取样点取土样，称重并进行处理，计算干密度；
[0040]将干密度与取样坐标点进行匹配，分别在水平面上和铅锤面上将干密度相等的数值进行连接，构建等干密度包络图。
[0041]优选的是，在填埋过程中，通过调整集水容器中水位的高低或位置的高低调整箱体框架系统内的水位，从而完成模拟地基土中地下水的深度；
[0042]在填埋过程中，通过调整套筒系统内套管之间的距离，从而完成模拟不同载体桩之间的间距。
[0043]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0044]与目前常采用的半桩实验相比，本实验是通过全桩模型实验进行研究载体的一些相关问题，使载体桩模拟实验具有更好的参照效果；
[0045]千斤顶可以直接对长夯锤加压，方便快速将套管内的填料压实；
[0046]侧门可以开合，开侧门可以将土体一点一点剥离，观测载体在土中的形态，进而研究不同填料或不同含水率载体的形态；
[0047]可以通过改变套管之间的距离，调节相邻桩之间的间距；
[0048]地下水位的调控不受实验过程的影响，具有便捷性和可对比性；
[0049]有集水容器连通地基土体，可以进行土体加水，传统的室内模型实验需要预先配合地基土体含水率，并且含水率不可控，该室内实验设备可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，包括箱体框架系统、设置在所述箱体框架系统上方的千斤顶加载系统、以及位于所述箱体框架系统内的套筒系统；所述箱体框架系统包括骨架、亚克力板、硬质玻璃板，所述箱体框架系统其中一侧设置为可开合的硬质玻璃板，所述箱体框架系统其余侧设置为亚克力板；所述千斤顶加载系统包括加载架、千斤顶、至少一对弹簧，所述加载架设置在所述骨架的上方，所述加载架包括上下设置的固定架和加载横梁，所述固定架固定在所述骨架上，所述加载横梁可相对所述固定架上下移动，所述千斤顶上端固定在所述固定架上、下端固定在所述加载横梁上，所述弹簧上端固定在所述固定架上、下端固定在所述加载横梁上。2.如权利要求1所述的模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，还包括：连通所述箱体框架系统内外的地下水调节系统；所述地下水调节系统包括：若干带孔水管，其设置在所述箱体框架系统的内侧壁上，所述带孔水管伸出所述箱体框架系统底部；集水容器，其设置在所述箱体框架系统的外部，且与若干带孔水管通过管体连通。3.如权利要求1所述的模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，所述固定架包括第一横梁和相对设置在所述第一横梁两端的一对固定条，所述固定条固定在所述骨架上。4.如权利要求3所述的模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，所述加载横梁包括梁体和相对设置在所述梁体两端的两对折弯块，每对折弯块分布在所述固定条的两侧。5.如权利要求4所述的模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，所述梁体端部呈凸字形结构，一对折弯块分布在所述梁体凸出部分的两侧。6.如权利要求1所述的模型载体桩的箱体试验装置，其特征在于，所述套筒系统包括至少一根套管、支架、至少一个紧固件以及若干固定杆，所述套管通过紧固件固定在所述支架上，所述支架通过若干固定杆固定在所述骨架上。7.一种模型载体桩的箱体试验方法，其特征在于，包括以下步骤：在箱体框架系统中填埋土层，填埋至第一预设深度；将套筒系统放置在箱体框架系统中，继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣开，梁俊岩，时红莲，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：