[發明專利]可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置

有效

• 申請號: 201711457394.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108035387B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 芮圣潔;國振;王寬君;張雅茹;周文杰;王立忠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置，包括機架、圍壓室、樁體、限位裝置、加載系統、水圍壓控制系統、傳感器系統、數據采集及控制系統。本裝置所用的樁體可為拼裝樁體，由樁片拼接而成，特點是通過組裝可模擬樁的大位移安裝貫入過程。實驗時拼裝樁體位于圍壓室中心處，與圍壓室上蓋、底板及內部土體緊密接觸。樁體內部和限位裝置相接觸，限位裝置用于限制樁體旋轉。樁體可通過螺桿和伺服電機控制靜、動安裝過程。本發明能通過控制圍壓模擬閉口樁在復雜應力狀態的土體中的靜力和動力打入過程，能測量樁體打入過程中側壁的靜、動阻力，同時也能模擬樁體無限位移打入土體的過程。

技術領域

一種可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置，可用于模擬閉口樁在多種土體(砂土、黏土、粉土)中的靜力和動力打入過程，并可考慮土的復雜應力狀態、排水條件等多種工況。

背景技術

近些年來，為了滿足高層建筑對地基承載力和變形的要求，樁基礎被設計的越來越長，這對樁的施工安裝提出了更高的要求。為保證施工和安裝的順利進行，需要在安裝之前對樁體的安裝阻力進行評估，為選擇合適的安裝設備提供指導。

目前在室內已有很多模擬預制樁安裝過程的實驗裝置，但是由于在常重力狀態下土體的應力狀態與實際工程中土體的應力狀態相差很大，因此按照縮尺所做的常重力模型試驗無法準確模擬實際工程中樁土之間的受力情況。現階段也可以采用超重力離心機試驗還原土體應力狀態，但是這種試驗成本很高，試驗復雜。

本發明提出一種可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置，能通過控制圍壓模擬閉口樁在復雜應力狀態的土體中的靜力和動力打入過程，能測量樁體打入過程中側壁的靜、動阻力，同時也能模擬樁體無限位移打入土體的過程。

發明內容

本發明設計出了一種可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置。該裝置的特點是：能模擬閉口樁在復雜應力狀態的土體中的靜力和動力打入過程，能測量樁體打入過程中側壁的靜、動阻力；由于樁體可拼裝，可模擬樁體無限位移打入土體的過程。

本發明采取以下技術方案：

一種可控制圍壓用于模擬閉口樁安裝過程的實驗裝置，包括機架、圍壓室、樁體、限位裝置、加載系統、水圍壓控制系統、傳感器系統、數據采集及控制系統；

樁體插入圍壓室中，與裝于圍壓室內的土樣形成樁土界面，可通過圍壓室控制土體的應力狀態和排水條件；限位裝置用于限制樁體旋轉，其作用在于保證樁體可做無旋轉的上下運動，并盡可能減小側壁摩擦。加載系統包括液壓系統、蝸桿及伺服電機，液壓系統用于向土體施加豎向應力，蝸桿上端旋入樁體內，下端與伺服電機相連由伺服電機驅動蝸桿完成對樁體靜動加載控制，水圍壓控制系統用于控制圍壓室的圍壓以調整土體的應力狀態，傳感器系統用于檢測裝置中的待測數據，并傳輸至數據采集及控制系統中，數據采集及控制系統用于控制加載系統、液壓系統及水圍壓控制系統。通過該裝置可能模擬閉口樁在復雜應力狀態的土體中的靜力和動力打入過程。

上述技術方案中，優選的，所述的圍壓室包括筒狀外壁、圍壓室底板、環狀的圍壓室上蓋、橡膠膜；筒狀外壁固定于圍壓室底板上，可以采用有機玻璃材料，以方便從外側觀察試樣情況，圍壓室上蓋設于筒狀外壁頂部開口處，樁體貫穿底板中部插入圍壓室上蓋中，樁體與圍壓室上蓋之間、圍壓室上蓋與筒狀外壁之間、樁體與圍壓室底板之間均通過橡膠圈密封，在圍壓室上蓋下表面和底板上表面各固定有一個橡膠膜固定環，橡膠膜上下端分別通過橡膠圈固定于橡膠膜固定環內，橡膠膜與樁體之間用于安裝待測土體，橡膠膜與筒狀外壁之間形成圍壓空間；

所述的水圍壓控制系統包括開在圍壓空間底板上的圍壓水孔、開在待測土體空間底板上的反壓孔、及水壓力控制器；圍壓水孔通過管道與水壓力控制器相連用于向圍壓空間內注水或排水以控制圍壓空間內的水壓，反壓孔通過流量計與水壓力控制器相連用于測量排水條件下土體的體變。