[發明專利]固定側限嵌巖樁的不排水載荷試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610037720.4
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105507351B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 朱長歧;劉海峰;吳文娟;王星;翁貽令;袁征;朱初初;秦月
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及巖體力學嵌巖樁技術，尤其涉及一種固定側限嵌巖樁的不排水載荷試驗裝置及其方法。

背景技術

樁端嵌入巖體中的樁稱為嵌巖樁，嵌入不同特性巖體中的嵌巖樁其特性的差異是由巖體特性的差異所引起的。為了模擬嵌巖樁的受力和破壞模式，國內外研究人員開展以一系列等尺寸嵌巖樁的載荷試驗和等比例室內模型試驗。等尺寸嵌巖樁載荷試驗可以很好地得到樁身承載力數據，但試驗的周期長、現場的不確定性大。因此，采用室內模型試驗可以彌補上述缺陷。

目前，關于嵌巖樁的模型試驗裝置比較簡單且不夠系統和規范，考慮的實際條件不夠充分，對飽和狀態時不排水破壞模式和實際地層內的圍壓條件考慮較少。在室內的模型試驗中，大多采用在取樣的大塊巖石上進行鉆孔，修平孔底，清孔以后在孔內澆筑鋼筋混凝土的模型樁，凝結達到設計強度后在壓力機上進行試驗。這種方法得到的試驗結果受到人為誤差影響較大：試驗所用的巖塊大小不一造成尺寸效應的影響，澆筑及養護混凝土的工藝差別較大也影響模型樁的強度；同時模型樁受到的圍壓僅僅為樁周巖體結構作用，圍壓作用小，不能反應嵌巖樁在一定深度的圍壓效應。

在嵌巖樁的破壞性載荷試驗時，樁端的突然破壞和漸進性破壞導致的孔隙水壓力的消散方式不同，會導致因孔隙水壓力升高造成的樁端承載力不同。現有的試驗未能考慮樁端孔壓變化對樁端承載力的影響。

發明內容

本發明的目的就在于考慮不排水條件下，孔壓對樁端承載力的影響，同時克服現有嵌巖樁模型試驗在制樣和制樁上的人為誤差及無側限問題，提供一種固定側限嵌巖樁的不排水載荷試驗裝置及其方法，可以避免上述誤差，有效模擬嵌巖樁在巖層中破壞時的端承特性。

本發明的目的是這樣實現的：

一、固定側限嵌巖樁的不排水載荷試驗裝置（簡稱裝置）

本裝置包括模型樁、上蓋板、壓力室、下蓋板、上密封圈、下密封圈、螺桿、PVC-U管、密封螺帽、水泥漿和巖樣；

在模型樁的底部開孔埋入孔壓傳感器，孔壓傳感器的底部設置過濾銅塞，孔壓傳感器的引線從內孔中引出；

在上蓋板上設置有中心導向管、注漿排氣孔、穿孔和密封圈；

在下蓋板上設置有螺紋孔；

其位置和連接關系是：

自下而上，下蓋板、壓力室和上蓋板依次連接組成主體結構；

巖樣放置在壓力室內，在巖樣的鉆孔內嵌入PVC-U管，模型樁1通過中心導向管豎直插入PVC-U管內；

密封螺帽旋進注漿排氣孔，螺桿穿過穿孔，擰螺桿螺帽使螺桿旋進下蓋板的螺紋孔內；

擰開注漿排氣孔澆筑水泥漿，在水泥漿凝結硬化達到設計強度后，打開上蓋板，將裝置放置在水中抽真空飽和。

二、固定側限嵌巖樁的不排水載荷試驗方法（簡稱方法）

本方法包括下列步驟：

①組裝

將下蓋板放置底部，在其上放置壓力室，在壓力室上下底面沿圓環中心分別嵌固上密封圈和下密封圈，防止水泥漿外溢；

②放樣

將加工好的巖樣的上部居中鉆直徑20毫米的孔，孔底距離巖樣的底部50毫米；在壓力室內調整巖樣使鉆孔居中，將外徑20毫米、壁厚1.35毫米和長70毫米的PVC-U管嵌入鉆孔內，在PVC-U管頂部沿周長裹一圈塑料薄膜，防止灌注水泥漿流入孔內；

③固定

將模型樁通過上蓋板的中心導向管插入PVC-U管內，固定上蓋板，使螺桿穿過上蓋板的穿孔，擰螺帽使螺桿旋入下蓋板中的螺紋孔內；利用4個固定螺桿使上蓋板、下蓋板和壓力室達到固定；

④注漿

擰開上蓋板的4個密封螺帽，將攪拌好的高流動性水泥漿通過注漿排氣孔注入試樣與壓力室內壁之間的空隙，在水泥漿填充滿后擰緊密封螺帽；

⑤飽和

在水泥漿凝結硬化達到設計強度后，打開上蓋板，將試樣放置在水中抽真空飽和；

⑥加載

在試樣完全飽和后，將整個試驗裝置放在壓力機上進行加載，通過荷載位移傳感器和孔壓采集儀實時采集數據。

本發明具有下列優點和積極效果：

①可將大小不一的巖樣澆筑成統一尺寸，避免尺寸不一帶來的試驗影響；

利用本裝置澆筑的試樣為統一標準：直徑90毫米，高120毫米的圓柱體試樣；

②利用鋼制圓桿的模型樁取代傳統的鋼筋混凝土澆筑模型樁，避免了澆筑模型樁的人為誤差；

③上蓋板的4個注漿排氣孔與4個穿孔繞蓋板中心呈45度夾角交替分布，使注漿孔處預留較多活動空間，方便注漿操作；

④運用壓力室和上下蓋板提供固定側限，模擬巖樣在實際地層中受到的圍壓作用；