[發明專利]一種凍土地區樁側負摩阻力測試裝置及其使用方法

無效

• 申請號: 201210412063.9
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102926411A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 柴艷飛;王存貴;余流;張云富;陸海英;黃克起;方杰;高璞;朱芳
• 申請（專利權）人: 中國建筑第六工程局有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D27/35
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本發明涉及一種工程樁的負摩阻力測試裝置及其使用方法，特別是涉及一種凍土地區樁側負摩阻力測試裝置及其使用方法。

背景技術

凍土地區，尤其是高緯度的多年凍土地區，冬季大氣溫度較低，土體在負溫下發生凍結，土體發生凍脹隆起，夏季大氣溫度升高，凍結的土體發生融化，土體發生熱熔沉降，從而導致土體對樁產生負摩阻力，負摩阻力不僅不能承擔樁上部的結構荷載，反而會對樁產生向下拉的負作用，大大降低了樁基的承載力，而影響上部結構的安全。目前，工程上對樁的負摩阻力的研究多集中在軟土地區，對凍土區，尤其是高緯度的多年凍土地區樁的負摩阻力研究的較少，凍土地區因負摩阻力造成的工程事故屢見不鮮，尤其是近幾天氣候變暖，使得凍土區熱融化深度增大，然而現在還沒有專門的測量凍土地區，尤其是高緯度的多年凍土地區樁在周圍土體融化后產生的負摩阻力的試驗裝置。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種凍土地區樁側負摩阻力測試裝置及其使用方法，解決現有技術中凍土地區因負摩阻力造成的工程事故較多的問題。

本發明所采用的技術方案有：一種凍土地區樁側負摩阻力測試裝置，包括空心樁以及設置于空心樁內測的應變片，所述空心樁設置于保溫外殼內，保溫外殼設有頂蓋，緊貼保溫外殼內壁沿圓周設置有制冷管，制冷管與制冷機相連，保溫外殼內空心樁下方設置有補水裝置與水池之間通過管道連接，保溫外殼上下分別設置頂板和底板，保溫外殼底部和底板之間鋪設中砂，保溫外殼內部空心樁外側鋪設土樣，溫度傳感器、凍脹融沉計、水分傳感器、沉降標沿豎直方向埋置土樣中，由數據線連接，數據線接頭留在土樣外側與百分表連接，頂蓋通過螺絲釘與頂板連接，百分表通過表座固定牢固。

所述保溫外殼為雙層鋼桶結構，雙層鋼桶之間鋪設無機保溫砂漿。

所述應變片設置兩種型號：應變片A和應變片B。

所述土樣的粒徑不超過20mm。

所述中沙的厚度為30-50mm。

所述兩種型號的應變片A和應變片B的豎向間距為30-40mm。

所述溫度傳感器的豎向間距為40-60mm，沉降標的豎向間距也為40-60mm，凍漲融沉計的豎向間距為60-80mm。

一種凍土地區樁側負摩阻力測試裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)根據不同工況的含水率，在土樣中添加所需要的水，攪拌均勻，一層一層的鋪在雙層鋼桶內，邊鋪邊用小錘振搗，每一層的厚度不超過50mm，到指定位置將溫度傳感器、凍脹融沉計、溫度傳感器、沉降標埋在土樣中并用數據線與其連接；

(2)啟動制冷機，通過制冷機產生的冷能使土樣發生凍結，通過溫度傳感器和凍脹融沉計實時監測土樣的溫度和凍脹量，當土樣中溫度和凍脹量達到預設值時，停止制冷機的工作；

(3)在土樣融化過程中用應變片A、應變片B、百分表及沉降標實時監測樁與土樣之間的變形值，利用得到的變形值，就可以換算得到最終樁的負摩阻力的大小；

(4)打開補水裝置，重復步驟(2)、(3)進行不同含水率的土樣的負摩阻力試驗測定。該裝置的工作原理是：通過制冷機使土樣發生凍脹隆起，停止制冷機工作，讓樣在室溫下自然融化，融化后通過應變片和百分表測出樁的變形值，利用變形與摩阻力的計算公式，就可以得到負摩阻力的大小，利用溫度傳感器、凍脹融沉計和水分傳感器可以實時得到不同溫度、凍脹融沉量和含水率的工況下樁的負摩阻力的大小。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1通過制冷機人工制冷，可以模擬各種工況的大氣溫度，并且可以通過溫度傳感器和凍脹融沉計實時精確測量土樣的溫度和凍脹量，這樣就可以剔除凍脹量對負摩阻力的影響，使得試驗結果更精確。

2在土樣融化過程中用應變片A、應變片B、百分表及沉降標實時監測樁與土樣之間的變形值，利用得到的變形值，換算得到最終樁的負摩阻力的大小，精度非常高，其結果與實際情況非常吻合。

3補水裝置的設置可以模擬任何含水率（含水率對樁與土負摩阻力的影響非常大）工況下的樁與土體的負摩阻力。

附圖說明

圖1為本發明凍土地區樁側負摩阻力測試裝置結構示意圖；

圖中：1-雙層鋼桶，2-空心樁，3-應變片A，4-應變片B，5-水分傳感器，6-頂蓋，7-頂板，8-底板，9-中砂，10-土樣，11-補水裝置，12-溫度傳感器，13-百分表，14-表座，15-沉降標，16-凍脹融沉計，17-制冷管，18-制冷機，19-水池，20-無機保溫砂漿，21-螺絲釘。

具體實施方式