[發(fā)明專利]模擬圍壓條件下靜壓鋼管樁沉樁過(guò)程的試驗(yàn)裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610013846.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105424487B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱長(zhǎng)歧;劉海峰;王星;吳文娟;朱初初;秦月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N3/10
• 分類號(hào): G01N3/10;E02D33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種模擬圍壓條件下靜壓鋼管樁沉樁過(guò)程的試驗(yàn)裝置，其特征在于：

包括導(dǎo)向桿(1)、導(dǎo)向管(2)、上蓋板(3)、排氣帽(4)、螺帽(5)、螺桿(6)、下蓋板(7)、排水閥(8)、注水閥(9)、壓力室(10)、底座(11)、巖樣(12)、鋼管樁(13)、橡膠塞(14)、圓孔(15)、乳膠膜(16)和橡皮筋(17)；

在上蓋板(3)上設(shè)置有導(dǎo)向孔(3-1)、導(dǎo)向孔密封圈(3-2)、排氣孔(3-3)、穿孔(3-4)和上蓋板密封圈(3-5)；

在下蓋板(7)上設(shè)置有螺紋孔(7-1)、排水孔(7-2)、注水孔(7-3)、下蓋板密封圈(7-4)和底座密封圈(7-5)；

鋼管樁(13)以樁肩(13-1)為界，由上粗圓筒和下細(xì)圓筒組成，樁肩(13-1)以上部分的粗圓筒內(nèi)放置有橡膠塞(14)；

在巖樣(12)的上部中心處設(shè)有圓孔(15)，在圓孔(15)內(nèi)嵌套有PVC套管(15-1)；

其位置和連接關(guān)系是：

通過(guò)螺帽(5)和螺桿(6)，下蓋板(7)、壓力室(10)和上蓋板(3)自下而上依次連接組成外部構(gòu)件；

底座(11)、巖樣(12)和導(dǎo)向管(2)自下而上依次連接組成內(nèi)部構(gòu)件，用乳膠膜(16)將內(nèi)部構(gòu)件嵌套為一整體；

在導(dǎo)向管(2)和導(dǎo)向孔(3-1)接觸處設(shè)置有導(dǎo)向孔密封圈(3-2)，在壓力室(10)與上蓋板(3)接觸處設(shè)置有上蓋板密封圈(3-5)，在壓力室(10)與下蓋板(7)接觸處設(shè)置有下蓋板密封圈(7-4)，在底座(11)和下蓋板(7)接觸處設(shè)置有底座密封圈(7-5)，實(shí)現(xiàn)密封處理；

鋼管樁(13)的底端依次穿過(guò)導(dǎo)向管(2)和PVC套管(15-1)后，使鋼管樁(13)豎直立于圓孔(15)中，鋼管樁(13)的底部和巖樣(12)接觸；

導(dǎo)向桿(1)穿入導(dǎo)向管(2)和鋼管樁(13)的頂端上下連接。

2.按權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：

所述的上蓋板(3)其中心設(shè)置有凸圓座及其導(dǎo)向孔(3-1)，在導(dǎo)向孔(3-1)內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向孔密封圈(3-2)；在上蓋板(3)上設(shè)置有排氣孔(3-3)；在上蓋板(3)外環(huán)均勻設(shè)置有4個(gè)穿孔(3-4)；在上蓋板(3)的下底面設(shè)置有凹槽，在凹槽內(nèi)置有上蓋板密封圈(3-5)。

3.按權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：

所述的下蓋板(7)為圓板，其中心設(shè)置有底座密封圈(7-5)，在下蓋板(7)的中環(huán)內(nèi)設(shè)置有排水孔(7-2)和注水孔(7-3)，在下蓋板(7)的外環(huán)均勻設(shè)置有4個(gè)螺紋孔(7-1)和凹槽，在凹槽內(nèi)置有下蓋板密封圈(7-4)。

4.按權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：

所述的底座(11)由上下兩個(gè)圓柱體組成，上圓柱體的外徑與巖樣(12)直徑和導(dǎo)向管(2)的下圓筒外徑一致；下圓柱體設(shè)置有外螺紋，可旋入下蓋板(7)中。

5.基于權(quán)利要求1-4所述試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于包括下列步驟：

①制樣

在巖樣(12)的上部中心處鉆取圓孔(15)，在圓孔(15)內(nèi)壁嵌套PVC套管(15-1)；

②放樣

在水平的桌面上，由下及上依次將下蓋板(7)、底座(11)、巖樣(12)組裝固定：底座(11)旋入下蓋板(7)中，并放置底座密封圈(7-5)，巖樣(12)疊放在底座(11)上；在巖樣(12)的PVC套管(15-1)內(nèi)豎直放置鋼管樁(13)，鋼管樁(13)的樁肩(13-1)上部填充橡膠塞(14)，導(dǎo)向管(2)放置在巖樣(12)上表面，并使鋼管樁(13)的上部放置在導(dǎo)向管(2)內(nèi)；利用乳膠膜(16)將導(dǎo)向管(2)、巖樣(12)和底座(11)嵌套在一起，在下部用橡皮筋(17)將乳膠膜(16)與底座(11)箍緊，上部用橡皮筋(17)將乳膠膜(16)與導(dǎo)向管(2)底部圓環(huán)箍緊；

③組裝

放樣完成后，在下蓋板(7)凹槽內(nèi)放置下蓋板密封圈(7-4)，其上放置壓力室(10)；導(dǎo)向管(2)穿過(guò)導(dǎo)向孔(3-1)，使上蓋板(3)壓在壓力室(10)上，并在壓力室(10)與上蓋板(3)接觸處放置上蓋板密封圈(3-5)；調(diào)整上蓋板(3)，使得上蓋板(3)中的穿孔(3-4)與下蓋板(7)中的螺紋孔(7-1)在豎直方向上對(duì)應(yīng)；螺桿(6)穿過(guò)穿孔(3-4)旋進(jìn)下蓋板(7)中的螺紋孔(7-1),調(diào)整均勻分布的四根螺桿的旋入速率，使固定后的上蓋板(3)保持水平；將導(dǎo)向桿(1)插入導(dǎo)向管(2)內(nèi)，下端部作用在鋼管樁(13)上；

④試驗(yàn)

將裝置放在土工三軸試驗(yàn)加載系統(tǒng)內(nèi)，打開(kāi)排氣帽(4)、注水閥(9)和排水閥(8)，將注水孔(7-3)與壓力體積傳感器(A)連接，排水孔(7-2)與回收桶連接；通過(guò)壓力體積傳感器(A)設(shè)定目標(biāo)圍壓，水從注水孔(7-3)進(jìn)入壓力室(10)內(nèi)，在水充滿壓力室(10)后，在排氣孔(3-3)中旋緊排氣帽(4)，壓力體積傳感器(A)自動(dòng)調(diào)節(jié)注水量，使巖樣(12)處于目標(biāo)圍壓中；

通過(guò)土工三軸試驗(yàn)加載系統(tǒng)對(duì)裝置施加荷載，使軸力通過(guò)導(dǎo)向桿(1)作用在鋼管樁(13)上，利用加載系統(tǒng)的荷載位移傳感器(B)采集數(shù)據(jù)；

⑤回收

試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)置壓力體積傳感器(A)目標(biāo)值為零，打開(kāi)排氣帽(4)，然后打開(kāi)排水閥(8)，關(guān)閉壓力體積傳感器(A)和注水閥(9)，使壓力室內(nèi)的水在自重作用下從排水孔(7-2)中流出；排完水后，反向旋螺桿(6)，打開(kāi)上蓋板(3)，取出巖樣(12)，擦干裝置零件并收集歸位。