[發明專利]可控應力環境的樁土相互作用力學行為測試系統

有效

• 申請號: 201710317231.9
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107100210B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 潘登;夏元友;張電吉;吝曼卿;代順祥;鄧天賜;韓瑞庭
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學;武漢理工大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了可控應力環境的樁土相互作用力學行為測試系統，包括靜壓沉樁力學模擬單元、地基附加應力加載模擬單元、地基土總應力、孔隙水壓力及局部變形測試單元、型鋼加載反力框架、地基土模擬試驗倉及錘擊沉樁模擬單元。靜壓沉樁力學模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架上方；地基附加應力加載模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架內部上方；地基土總應力、孔隙水壓力及局部變形測試單元中傳感器預埋至模擬地基土內；地基土模擬試驗倉推送至型鋼加載反力框架正下方；錘擊沉樁模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架上方。本發明可以人工制作復合地基土模型，結合其上部地基附加應力加載模擬單元提供預定荷載，實現模擬不同深度的土層總應力環境。

技術領域

本發明屬于預制樁及樁周地基土力學行為研究領域，提供了不同種類組合地基土、不同地基附加應力及不同類型沉樁方式等多因數組合條件試驗研究平臺。

背景技術

隨著我國高速公路、高速鐵路、城市輕軌交通及高層建筑的建設，混凝土預制樁作為深基礎的一種類型普片采用，且使用地質環境復雜多樣。對于樁基礎和其周圍地基土的力學行為了解與掌握對巖土工程勘察、設計具有重大意義。樁基礎和上部建筑和構筑物所引起的地基附加應力分布及變化，由地基附加應力系數和壓縮變形系數所控制，是研究地基承載力和沉降等問題的關鍵因素。同時，掌握沉樁工藝對于地基土的壓密和擠土效應，或是對于砂性土壤的液化可能性等安全評價都可以提供必要的技術支持。本發明所提供的基于可控附加應力的樁土相互作用力學行為研究測試系統將填補國內該領域的空白。

建筑與構筑物地基絕大多數環境條件下是由多種不同類型土層沉積固結而成的，或是土巖結合而成的復合地質地貌，而現階段高校及研究單位試驗測試手段多是以單一土質類型地基為研究對象，過于簡單和理想化，與工程實際相距較遠。本發明所提供的基于可控附加應力的樁土相互作用力學行為研究測試系統提供的地基土模擬倉，可以根據地質勘察得出的實際地層條件，人工制作復合地基土模型，結合其上部地基附加應力加載模擬單元，提供預定荷載實現模擬不同深度的土層總應力環境。

發明內容

本發明旨在通過較簡單的機械裝置模擬深層或復合地基土的地質條件，來研究不同沉樁工藝所引起的地基土中總應力環境和承載力的變化。于是，根據該目的設計了一種名為基于可控附加應力的樁土相互作用力學行為研究測試系統及相關測試研究的實施方案。

根據本發明的技術方案，本發明涉及的可控應力環境的樁土相互作用力學行為測試系統，包括靜壓沉樁力學模擬單元、地基附加應力加載模擬單元、地基土總應力、孔隙水壓力及局部變形測試單元、型鋼加載反力框架、地基土模擬試驗倉及錘擊沉樁模擬單元；靜壓沉樁力學模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架上方，用于模擬靜壓沉樁施工工藝；地基附加應力加載模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架內部上方，向下提供直接作用于模擬地基土表面的預加荷載，用于模擬房屋基礎產生的附加應力或是地基土固結所需的預壓力；地基土總應力、孔隙水壓力及局部變形測試單元中各類傳感器按研究方案需要預埋至地基土模擬試驗倉中的模擬地基土內；地基土模擬試驗倉通過下滑動滾軸推送至型鋼加載反力框架正下方，后用地基土模擬倉定位螺孔定位；錘擊沉樁模擬單元螺栓固定于型鋼加載反力框架上方，模擬動力沉樁施工工藝。

更進一步的方案是：

所述的靜壓沉樁力學模擬單元，由電動靜力觸探加載裝置、阻力監測記錄儀、模擬樁阻力傳感器和標準模擬樁節構成，由電動靜力觸探加載裝置模擬壓樁機提供靜壓力，將模擬樁模擬的預制樁體按預定速率貫入模擬的地基土中，并由阻力監測記錄儀和模擬樁阻力傳感器時刻監測“靜壓沉樁”過程中樁尖所承受的端阻力和側摩阻力。

根據本發明的一個實施方案，所述該單元由電動靜力觸探加載裝置應能提供最大200~240KN豎直向下貫入力。

根據本發明的一個實施方案，所采用的阻力監測記錄儀應至少有10個記錄通道，采樣速率10-10KHz可調。

根據本發明的一個實施方案，所采用的模擬樁阻力傳感器采用靜力觸探雙橋探頭。