[發明專利]一種變溫條件下樁?土界面法向接觸應力試驗設備及方法

在審

• 申請號: 201710125868.8
• 申請日: 2017-03-05
• 公開（公告）號: CN106706442A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張丹;劉子文;丁大勇;劉春;程健;陳卓
• 申請（專利權）人: 南京大學;南京大學（蘇州）高新技術研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 劉輝

1.一種變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，包括框架、豎向壓力加載系統、樁-土界面模擬系統、水循環控溫系統、數據采集系統；

框架用于支撐實驗裝置的其它系統；

豎向壓力加載系統用于對試驗混凝土施加豎向壓力；

樁-土界面模擬系統包括底座、環形混凝土盒，壓板和絕熱材料；樁-土界面模擬系統通過底座固定在框架上；底座中間的空間放入環形混凝土盒；環形混凝土盒上下開口，盒壁采用混凝土制作，中間空間用于裝入土樣，裝入的土樣與環形混凝土盒的混凝土接觸，用于模擬樁-土界面；在環形混凝土盒的內壁上開設有凹槽 ，用于放置土壓力計及第一溫度傳感器；壓板放置在土樣上下，下壓板開設有傳壓腔；絕熱材料放置于下壓板下面及環形混凝土盒外圍；

水循環控溫系統用于模擬樁體的溫度變化過程；

數據采集系統包括土壓力計和第一溫度傳感器，土壓力計和第一溫度傳感器布置在環形混凝土盒的內壁上的凹槽內，用于采集樁-土界面的法向接觸應力及界面溫度數據。

2.根據權利要求1的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，數據采集系統還包括應變傳感光纖，在環形混凝土盒內壁環向粘貼分布式應變傳感光纖。

3.根據權利要求1或2的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，所述變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備還包括注水排水系統，注水排水系統包括通水孔、排水閥、排氣閥；樁-土界面模擬系統還包括橡皮圈，底座底部開設有通水孔，在環形混凝土盒里面預埋水管，并開設排氣孔；上、下壓板周圍通過橡皮圈與混凝土緊密接觸，下壓板通過橡皮圈與底座的通水孔緊密連接；通水孔通過底座與下壓板下部傳壓腔相接；排水閥安裝在通水孔外部；排氣閥在混凝土盒上側，與環形混凝土盒的排氣孔相連；數據采集系統還包括底座孔隙水壓力計，底座孔隙水壓力計用于采集飽和土樣孔隙水壓力數據。

4.根據權利要求1的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，水循控溫系統包括恒溫水箱、循環水泵、導水管、節流閥、流速計；數據采集系統還包括第二溫度傳感器；循環水泵用于將恒溫箱內熱水或冷水泵入環形混凝土盒；在導水管上設置節流閥，用于調節導水管中水的流速，流速通過所述流速計測量；在導水管進水及出水處布置第二溫度傳感器。

5.根據權利要求1的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，豎向壓力加載系統采用杠桿加載系統，杠桿加載系統包括杠桿、砝碼、螺紋桿、傳力桿、銜接裝置；杠桿一端通過鋼軸連接在框架上，另一端加上砝碼，通過杠桿原理施加豎向荷載；螺紋桿連接在杠桿上，可上下移動，螺紋桿另一端端頭與傳力桿接觸；傳力桿上端與螺紋桿相連，下端與環形混凝土盒接觸；銜接裝置限制傳力桿只可上下移動。

6.根據權利要求5的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于，螺紋桿一端帶有螺紋，通過螺帽連接在杠桿上，可上下移動，另一端端頭為半圓形，與傳力桿接觸；傳力桿上端為內凹形，與螺紋桿相連，下端與鋼盒接觸，用于傳遞豎向荷載；銜接裝置通過兩端螺栓固定在底座上，中間有圓孔，圓孔限制傳力桿只可上下移動，過濾螺紋桿傳遞的橫向荷載，用于傳遞豎向荷載。

7.根據權利要求1的變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗設備，其特征在于， 數據采集系統還包括傳力桿軸力傳感器，通過傳力桿軸力傳感器，測量豎向加載壓力。

8.一種采用權利要求1至7任一項的試驗設備進行變溫條件下能量樁樁-土界面法向接觸應力試驗的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）利用豎向壓力加載系統向樁-土界面施加豎向壓力，使樁-土界面的法向應力達到一定值；

根據設計的實驗條件啟用注水排水系統，對土樣進行飽和；

通過水循環控溫系統控制樁土界面及土樣的溫度；

4）利用數據采集系統采集相關數據 ，根據樁-土界面中的第一溫度傳感器及導水管出入口溫度值判斷土樣溫度是否達到平衡狀態。