一种土界面特性的试验装置及计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种土界面特性的试验装置及计算方法。一种土界面特性的试验装置的计算方法，包括如下步骤：S1：在模型桩上安装压力传感器，以获得在沉桩过程中的径向有效侧压力p'；S2：在试验的模型箱中放入砂层；S3：接着在砂层上放入第一个土层，利用t

【技术实现步骤摘要】
一种土界面特性的试验装置及计算方法


[0001]本专利
属于桩基础领域，具体涉及一种考虑上覆土重来获得桩
‑
土界面特性的试验装置及计算方法。

技术介绍

[0002]桩基础在岩土工程领域中应用十分广泛，随我国的经济高速发展，桩基础的在我国的应用也愈加广泛。桩基础承载力高，稳定性好，沉降量小，适应性强。静压桩是桩基工程中一种常见的施工方法，静压法即使用静力压桩机提供压桩力，将预制桩压桩入土的一种施工方法。静压桩在施工时有无噪音扰民、无振动影响、无环境污染、无对桩的冲击力等诸多优点，在对施工环境要求较高的城市中非常合适。
[0003]在实际的静力压桩过程中，桩身受力复杂及对静压桩的理论研究不够全面深入，对于桩土界面的一些特性的研究还相对较少，理论与实践方面都有所欠缺，可从室内模型试验入手，进一步对静压桩的相关理论展开研究。现阶段，在室内试验中，使用的装置设备往往比较小型，难以进行一个实际工程中的沉桩过程的模拟，而如何在室内试验中模拟出上层土重对压桩过程中桩体的影响，也是试验中的一个问题。无法准确模拟实际沉桩，现有的室内试验的结果往往缺乏准确性和可靠性。
[0004]因此开发一种能够模拟静压桩沉桩过程的模型试验装置以获得桩
‑
土界面特性迫在眉睫，而在此套试验装置中如何通过正确的计算方法模拟出沉桩过程中的上覆土层的影响和如何表述获得的桩
‑
土界面的特性则是本专利技术的两大核心问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通过预加载气囊模拟上覆土重，使得模拟试验可以保持极高的准确性的土界面特性的试验装置及计算方法。
[0006]本专利技术提供一种土界面特性的试验装置的计算方法，包括如下步骤：
[0007]S1：在模型桩上安装压力传感器，以获得在沉桩过程中的径向有效侧压力p'；
[0008]S2：在试验的模型箱中放入砂层；
[0009]S3：接着在砂层上放入第一个土层，然后进行压桩过程，此时加压气囊不工作，模型桩的入土深度为d1，计算模型桩的入土部分的土重，并记录其径向有效侧压力以及计算该深度下的水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第一个土层的贴紧系数；
[0010]S4：在试验装置中换入第二个土层，加压气囊的压力为G1，进行压桩，模型桩的入土深度为d2，计算出模型桩的入土深度土重，并记录其径向有效侧压力以及计算该深度下的水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第二个土层的贴紧系数；
[0011]S5：以此类推，在试验装置中换入第n个土层，加压气囊的压力为之前所有土层的入土深度的总土重，总土重为(G1+G2+
…
+Gn
‑
1)，进行压桩至其规定深度，记录模型桩的径向有效侧压力并计算水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第n个土层的贴紧系数；
[0012]S6：将所得的贴紧系数进行逐段叠加，即可得到一个完整的静压桩沉桩过程中不
同土层的贴紧系数的变化趋势。
[0013]本专利技术还提供一种土界面特性的试验装置，其包括模型箱、模型桩、加压气囊、多个土层、砂层、橡胶垫板、钢护筒、顶盖和加压泄压管；其中所述顶盖、加压气囊和橡胶垫板均设有多个模型桩孔，顶盖和橡胶垫板均设有加压泄压管孔；所述砂层位于模型箱底部，多个土层、橡胶垫板和加压气囊依序覆盖在砂层上，顶盖盖在模型箱上端；钢护筒位于模型桩孔内，模型桩垂直插入模型桩孔且进入多个土层内；加压泄压管插入对应的加压泄压管孔内且位于加压气囊上。
[0014]进一步地，所述模型箱由厚钢板焊接而成。
[0015]进一步地，所述模型桩为混凝土材质，其上安装多种测试传感器。
[0016]进一步地，所述加压气囊由高强橡胶制成。
[0017]进一步地，所述加压气囊由高强橡胶制成。
[0018]进一步地，所述钢护筒为无缝钢管。
[0019]进一步地，所述加压泄压管设有4个，其中2个位于一侧，另外2个位于另一侧；还包括连接位于一侧的两个加压泄压管的反力钢板。
[0020]本专利技术采用小型室内模拟足尺沉桩试验的方式，成功的克服了现场试验的一些困难与缺点；通过预加载气囊模拟上覆土重，使得模拟试验可以保持极高的准确性；计算上覆土重所采用的叠加计算方法，考虑了沉桩过程的每一部分的上覆土重，成功模拟实际沉桩过程；得到贴紧系数t
c
＝p'/σ
cx
后，进行了整桩叠加，可得到一个完整的静压桩沉桩过程中不同土层的贴紧系数的变化趋势；本专利技术符合室内试验的实际应用，方法简单明确，易于计算，计算结果准确性好，实用性强。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的土界面特性的试验装置的剖面图；
[0022]图2为本专利技术实施例的土界面特性的试验装置的俯视图；
[0023]图3为本专利技术实施例的土界面特性的试验装置的操作示意简图；
[0024]图4为本专利技术实施例的土界面特性的试验装置的试验步骤流程图。
[0025]图中标记：1
‑
安装有相关传感器的模型桩，2
‑
加压气囊，3
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土层，4
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模型箱，5
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砂层，6
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橡胶垫板，7
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钢护筒，8
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反力钢板，9
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顶盖，10
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加压泄压管。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术公开一种土界面特性的试验装置，能够在室内试验装置下得到桩
‑
土界面的一些特性，从而继续对静压桩的相关理论展开研究。
[0028]如图1和图2所示，一种土界面特性的试验装置包括模型箱4、模型桩1、加压气囊2、多个土层3、砂层5、橡胶垫板6、钢护筒7、反力钢板8、顶盖9和加压泄压管10。其中顶盖9、加压气囊2和橡胶垫板6均设有多个模型桩孔11，顶盖9和橡胶垫板6均设有加压泄压管孔101；砂层5位于模型箱4底部，多个土层3、橡胶垫板6和加压气囊2依序覆盖在砂层5上，顶盖9盖
在模型箱4上端；钢护筒7位于模型桩孔11内，模型桩1垂直插入模型桩孔11且进入多个土层3内；加压泄压管10插入对应的加压泄压管孔101内且位于加压气囊2上。
[0029]模型箱4由5mm厚钢板焊接而成，其尺寸为2000mm
×
2000mm
×
2000mm；模型桩1为混凝土材质，其直径为60mm，长度1000mm，其上安装多种测试传感器；加压气囊2由高强橡胶制成，其尺寸1900mm
×<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土界面特性的试验装置的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在模型桩上安装压力传感器，以获得在沉桩过程中的径向有效侧压力p'；S2：在试验的模型箱中放入砂层；S3：接着在砂层上放入第一个土层，然后进行压桩过程，此时加压气囊不工作，模型桩的入土深度为d1，计算模型桩的入土部分的土重，并记录其径向有效侧压力以及计算该深度下的水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第一个土层的贴紧系数；S4：在试验装置中换入第二个土层，加压气囊的压力为G1，进行压桩，模型桩的入土深度为d2，计算出模型桩的入土深度土重，并记录其径向有效侧压力以及计算该深度下的水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第二个土层的贴紧系数；S5：以此类推，在试验装置中换入第n个土层，加压气囊的压力为之前所有土层的入土深度的总土重，总土重为(G1+G2+
…
+Gn
‑
1)，进行压桩至其规定深度，记录模型桩的径向有效侧压力并计算水平自重应力，利用t
c
＝p'/σ
cx
可得第n个土层的贴紧系数；S6：将所得的贴紧系数进行逐段叠加，即可得到一个完整的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永洪，张玉垒，韩勃，时二欢，刘洪华，王军，李兆龙，张传通，郑东生，杨彪，崔林，马鹏程，张启军，梁作栋，朱德全，
申请(专利权)人：中建中新建设工程有限公司青岛永元海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：