[發明專利]基于徐變應變分離的樁基浸水載荷試驗方法

有效

• 申請號: 201210319244.7
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102808429A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 鄭建國;劉爭宏;張煒;于永堂
• 申請（專利權）人: 機械工業勘察設計研究院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 劉崇義

技術領域

本發明涉及一種樁基浸水載荷試驗方法，尤其是涉及一種基于徐變應變分離的樁基浸水載荷試驗方法。

背景技術

八十年代初，瑞士聯邦蘇黎世科技大學巖石及隧道工程系K.Kovari教授等提出了線法監測原理（Linewise?observation），區別于以應變計為代表的點法監測原理（Pointwise?Observation）；并根據線法監測原理研制了一系列的便攜式儀器（其中包括滑動測微計），以區別于應變計、多點伸長計等固定埋設式儀器，此類儀器已申報專利并委托瑞士Solexperts?AG公司生產銷售。

滑動測微計是根據線法監測原理研制的一種便攜式高精度應變測試儀器，它可以1m為標距連續地測定測線方向的應變，進而計算各點的應力和位移。該系列儀器由瑞士研制和生產，20世紀80年代后期引入中國，在國內樁基、深基坑、隧道、邊坡、大壩等工程現場監測中得到了成功應用，與其他同類測試儀器相比，可獲得更高的測試精度。滑動測微計為移動式測試儀器，其可連續地測量相鄰兩點間的平均應變，這樣就可以導出整條測線上軸向應變分布及任意點的位移，一套儀器可用于多個鉆孔和多個工程，特別適用于巖土工程現場應變（變形)監測。實際測試時，滑動測微計能在被測介質內沿測線自由移動并連續地測定相鄰兩點（間距為1000mm）之間的相對變形，分辨率為0.001mm/m的應變和變形測試儀器。

滑動測微計主要由測試探頭、測管（英文名稱為Measuring?pipe）、數據采集儀、導桿（也稱測桿）等組成，其中測管由塑料套管（英文名稱為Casing）和測標（英文名稱為Measuring?Mark）組成。其中，測標為由硬金屬或硬塑料等材料制成的錐形環和外殼組成的量測標志；測試探頭采用球錐定位原理來測量測管上的測標，而且傳感器精度很高，在每次測量前后進行定期校準，可到達非常高的測量精度和長期穩定性。實際測試時，在塑性套管上每米間隔布設一個測標，將測線劃分成若干段，通過灌漿，測標與被測介質牢固地澆筑在一起，當被測介質發生變形時，將帶動測標與之同步變形。從而用滑動測微計逐段測出各標距長度隨時間的變化，從而得到反映被測介質沿測線的變形分布規律。

濕陷性黃土是一種特殊土，廣泛分布在我國北方，它在力和水的作用下會發生下沉，其中自重濕陷性黃土在上覆土自重壓力作用下受水浸泡就會發生下沉，從而導致自重濕陷性黃土中的樁產生負摩阻力作用。在濕陷性黃土地區，混凝土樁是主要的樁基類型。位于濕陷性黃土場地中的樁基，當濕陷性土層浸水下沉量大于樁基下沉量時，濕陷土層對樁基產生相對下沉，樁周一定厚度的濕陷性土體通過摩擦力懸掛在樁體上，對試驗樁產生負摩阻力作用。當濕陷性黃土場地上采用樁基作為重要工程的基礎使用時，為研究濕陷性黃土地區樁基的負摩阻力發揮性狀，以及確定樁基工程設計時所需的負摩阻力大小和中性點深度等參數，往往進行濕陷性黃土場地樁基的現場浸水試驗，實測樁基負摩阻力及其他相關技術參數進行樁基設計。

在20世紀80年代以前，多采用懸吊法進行黃土場地樁基負摩阻力的試驗研究。隨著測試技術的發展，20世紀90年代以后多采用在樁身中埋設傳感器通過內力測試來進行負摩阻力的測試，通常的做法是在黃土浸水過程中，維持試樁樁頂恒定荷載（包括零荷載）不變，在樁體中埋設傳感器測試黃土在浸水發生附加下沉過程中樁身混凝土應變的情況，按彈性理論式(1)計算樁身不同測試斷面的軸力，進而獲得樁側阻力（含負摩阻力大小和中性點深度）。式(1)中Q_i為樁身第i斷面處的軸力且其單位為kN，為樁身第i斷面處的應變平均值，E_i為樁身材料彈性模量且其為單位為kPa，A_i為樁身截面面積且其單位為m²。

然而在采用埋設傳感器進行的樁基浸水試驗中，濕陷性黃土浸水沉降穩定所需的時間（從浸水開始到沉降基本穩定）較長，試驗一般需持續1月～3月。在此過程中，試驗樁樁體混凝土在軸力的作用下除發生彈性應變外，還會發生徐變，因此，在試樁環境條件（溫度和濕度）維持不變條件下，埋設在樁身中的傳感器測試得到的應變實際上包含了彈性應變和徐變兩部分。在以往的測試資料整理工作當中，往往忽略徐變的影響，直接將測試得到的應變代入式(1)計算樁身軸力，當樁頂處計算軸力和樁頂施加荷載不一致時，一般通過在式(1)右側增加一小于1的固定修正系數（使在樁頂處式(1)兩側相等）對樁身的軸力進行修正。