[發明專利]一種管樁擠土效應測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201611162693.X
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106638725B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 章敏;李亞楠;郭誠;王棟梁;安毅;趙博;尚微;周忠超
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：包括模型桶、反力架、氣壓室、模型管樁、鋼化玻璃板、Y型基座、電液伺服千斤頂、彎曲元測試裝置和高分辨率相機；

所述模型桶為鋼制半圓形筒體結構，在桶底圓心處沿徑向設置一條形基座，模型桶上部設有一Y型基座，模型桶上方設有氣壓室；

氣壓室為底部開口的同心半圓環筒體結構，氣壓室的外緣與模型桶的外緣重合，氣壓室底面采用乳膠膜密封，頂部設有注氣孔，環狀氣壓室的中心設有模型管樁；

所述模型管樁為頂部密封的中空半圓柱體，頂部設有管樁注氣孔，樁芯設有活塞，通過對樁內活塞施加氣壓模擬樁芯土塞上部應力；

模型管樁上方設有電液伺服千斤頂，電液伺服千斤頂固定在反力架頂面，用以將模型管樁貫入土體，在千斤頂與模型管樁之間設置荷載傳感器和位移傳感器，實時記錄管樁貫入阻力和貫入深度；

所述鋼化玻璃板為長方體板，設置在模型桶的平面一側并與模型桶兩端連接；鋼化玻璃板上部與氣壓室的兩端連接；

彎曲元測試裝置包括激發彎曲元和接收彎曲元；所述激發彎曲元固定在模型桶底部的條形基座上，所述接收彎曲元固定在Y型基座上，激發彎曲元和接收彎曲元分別沿條形基座和Y型基座等間距、上下成對布置，每上下兩個相對的彎曲元組成一組測試單元，對其之間的土體進行剪切波波速測量；每組測試單元采用相同的偏振方向，而相鄰彎曲元設不同的偏振方向；激發彎曲元和接收彎曲元分別通過彎曲元信號線連接外部的數據采集裝置；

所述高分辨率相機設置在模型桶的正前方，記錄管樁貫入過程中土體內部的位移規律。

2.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：所述模型桶桶高30cm，側平面采用鋼化玻璃板制作；模型桶內表面鋪設一層橡膠墊，在其底端設一排水孔。

3.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：所述鋼化玻璃板高度為模型桶與氣壓室高度之和，寬度比半圓形模型桶的直徑長10～20cm，鋼化玻璃板兩端分別伸出桶體外5～10cm，伸出部分設置螺孔并通過螺栓與模型桶連接。

4.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：所述氣壓室為底部開口的同心半圓環筒體結構，采用鋼化玻璃制作；橡膠膜敷設于模型桶內的土體上表面，通過氣壓作用模擬上部土層自重應力；內圓筒直徑與模型管樁外徑一致，外圓筒直徑與模型桶外徑一致；在內、外圓筒側面和豎直側面均設置鋸齒狀接口，將乳膠膜外沿敷設其中，并楔入與之匹配的鋼化玻璃材質的鋸齒形夾條，然后通過螺釘緊固。

5.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：在模型管樁的弧形面的外表面設有鋸齒狀接口，在該鋸齒狀接口上粘貼高阻尼合金外殼。

6.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：所述激發彎曲元和接收彎曲元埋入土體深度為5mm，工作頻率為5~25kHz，布置對數及間距根據試驗目的和具體要求選擇；在距離每個彎曲元沉樁一側5mm處設置一擋土塊，埋入土體深度為10mm。

7.根據權利要求1所述的管樁擠土效應測試裝置，其特征在于：所述Y型基座由一直橫梁和半圓環組成，采用不銹鋼材質，埋設于土體表面以下5cm處；直橫梁部分與桶底彎曲元基座的位置相對應；半圓環部分直徑與管樁外徑一致；Y型基座兩端分別通過螺釘與模型桶和鋼化玻璃板連接固定；所述Y型基座的上表面開設一凹槽，接收彎曲元信號線從該凹槽內引出；條形基座的下表面開設一凹槽，激發彎曲元信號線從該凹槽內引出。