[發(fā)明專利]樁土滑動摩擦測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410579273.6
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104345028A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯連生;胡永強;羅珍貴;桑海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種樁土之間靜摩擦和滑動摩擦模擬測試方法，屬于樁土之間靜摩擦與摩擦摩擦測試的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著靜壓樁的大規(guī)模使用，靜壓樁的理論研究引起了工程界的重視。靜壓樁的沉樁機理、承載力的時效性等理論都與樁土之間的摩擦密切相關(guān)。因此，樁土之間的摩擦問題引起了眾多的學(xué)者的注意，不少學(xué)者進行了樁土之間的室內(nèi)摩擦試驗。然而，國內(nèi)外尚無專門測試樁土之間靜摩擦力和滑動摩擦力的試驗儀器，都是在直接剪切儀、環(huán)剪儀或設(shè)計特殊的模型試驗進行。其中、環(huán)剪儀儀器較貴，模型試驗費時費力，成本高，而直接剪切儀最為簡單直接，且試驗費用低，因此目前采用最多的試驗儀器為直接剪切儀。但是直剪儀剪切速度較慢，樁土之間的摩擦達(dá)不到沉樁過程中的滑動速度、剪切過程中的剪切面積有變化、不能模擬樁遇到持力層時樁土之間摩擦力的變化等缺點，并不能很好的反映靜壓樁沉樁過程中樁土之間的摩擦。為了準(zhǔn)確地模擬靜壓樁沉樁過程中樁土之間的摩擦問題，對直接剪切儀進行了改進，使之滿足研究的要求。

發(fā)明內(nèi)容：

為了模擬沉樁過程中樁土之間的滑動摩擦，本發(fā)明對直剪儀進行了改進，并設(shè)計了專門的下剪切盒(見圖3)，通過設(shè)計樁體材料寬度6.5cm，略大于土樣直徑，以確保在整個摩擦過程中接觸面積始終保持不變，避免了傳統(tǒng)直接剪切過程中面積變化的缺點，長度為10cm，保證足夠的位移進行滑動摩擦；下剪切盒還設(shè)有彈簧，模擬樁端遇到較硬土層時對樁土之間摩擦力的影響，彈簧可按實際場地持力層的壓縮模量進行設(shè)置，利用不同壓縮模量的彈簧可模擬不同樁端遇到不同土層樁側(cè)阻力的變化規(guī)律；從靜止到滑動開始時對應(yīng)的摩擦力是靜摩擦力，滑動過程中測得滑動摩擦力。常規(guī)剪切儀的剪切速度較小，通常小于0.8mm/min，遠(yuǎn)小于2～3m/min的沉樁速度，因此改進了直剪儀的剪切速度。試驗儀器是在直剪儀的基礎(chǔ)上進行改造，試驗過程于直剪儀類似。試驗裝置原理圖見圖2，可分為：剪切盒(包括上剪切盒與下剪切盒，上剪切盒同常規(guī)直剪儀、下剪切盒則改進為如圖3所示)、加荷裝置和量測裝置四個部分組成。整個試驗裝置共分為剪切傳動機構(gòu)、垂直加載系統(tǒng)、平衡錘及砝碼四個部分(見圖1)。

圖1(試驗裝置圖)及圖2(試驗裝置原理圖)各部分說明如下：1.剪切傳動機構(gòu)；2.垂直加載系統(tǒng)；3.平衡錘；4.砝碼；5.下剪切盒；6.樁體材料；7.上剪切盒；8.透水石；9.活塞；10.土樣；11.量力環(huán)；12.量表；13.標(biāo)尺；14.彈簧；15.滾珠。

附圖說明：

圖1??試驗裝置圖

圖2??試驗裝置原理圖

圖3??下剪切盒

具體實施方式：

(1)安裝試樣，樁體材料試樣制成100mm×65mm，土樣直徑為61.8mm，高2mm。樁體材料試樣和土樣在試驗前進行飽和。

(2)施加垂直向荷載，試驗在不同的垂直荷載下進行，試驗荷載按100kPa，200kPa，300kPa，400kPa施加，試驗過程中調(diào)整平衡錘，保證試樣承受垂直壓力。

(3)施加水平向剪應(yīng)力使土樣與樁體材料之間進行摩擦，從靜止到滑動，由量力環(huán)中百分表測的峰值確定極限靜摩擦力f_su：

f_su＝cR??????(1)

式中R為量力環(huán)百分表讀數(shù)(0.01mm)，c為量力環(huán)率定系數(shù)(kPa/0.01mm)。滑動摩擦?xí)r(彈簧未起作用)由量力環(huán)中百分表的穩(wěn)定讀數(shù)按式(1)確定滑動摩擦力；彈簧起作用后，彈簧變形分別為1cm，2cm，3cm時對應(yīng)的量力環(huán)中百分表的讀數(shù)確定樁受持力層影響時的滑動摩擦力變化。

(4)根據(jù)不同垂直荷載下的摩擦力，確定靜止摩擦系數(shù)、滑動摩擦系數(shù)及受持力層影響時的摩擦系數(shù)。

(5)清理試驗裝置，悉心維護。