[實用新型]樁土接觸面剪切試驗裝置

有效

• 申請號: 201720091130.X
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN206523371U
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 周佳錦;龔曉南;朱旻;王奎華;解才;邵佳涵;傅了一
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 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

技術領域

本實用新型涉及一種樁土接觸面剪切試驗裝置，特別是涉及上覆壓力變化的樁土接觸面剪切試驗裝置，可用于研究砂土相對密實度不同，樁表面粗糙程度不同以及上覆壓力不同時的樁土接觸面摩擦特性。

背景技術

隨著我國城市建設的快速發展，出現了很多高層和超高層建筑，對地基承載力要求較高。樁基礎作為一種主要的基礎形式被廣泛應用于基礎工程中，隨著樁基工程實際工程經驗的積累和理論研究的深入，在鉆孔灌注樁和預制管樁的基礎上出現了許多新型樁基礎，如擠擴支盤樁，螺旋樁，竹節樁，鉆孔擠土樁等。在深厚軟土地區的長樁一般為摩擦樁或端承摩擦樁，樁基承載力主要由側摩阻力所提供。現有樁基規范中給出的樁側摩阻力計算公式主要是基于現場試驗數據給出的經驗公式，在許多實際工程中與實測的樁側摩阻力值偏差較大。需要結合模型試驗對不同類型樁基礎的樁土接觸面摩擦性能進行研究，為實際工程中樁基設計提供理論依據。

目前對樁土接觸面的研究主要基于現場試驗和室內剪切試驗(直剪試驗、環剪試驗)。現場試驗中樁土接觸面摩擦性能的研究中樁側摩阻力值主要基于樁身鋼筋應力計或光纖所測得樁身進行轉換，且樁土相對位移為樁身位移，不考慮樁周土體位移，另外，實際工程中土體分布情況較為復雜，因此無法得到準確的樁側摩阻力樁土相對位移關系。室內剪切試驗主要為樁土接觸面直剪試驗和環剪試驗，室內剪切試驗可以測得準確的樁土相對位移，同時能夠測得接觸面法向位移，然而直剪試驗和環剪試驗中樁土接觸面為平面，與實際圓形樁土接觸面不同，且剪切試驗中邊界條件與實際樁基荷載傳遞過程中的邊界條件也不同，因此所得到的樁土接觸面摩擦特性可能與實際樁土接觸面摩擦特性有所不同。

大量試驗結果表明樁土接觸面形式，樁表面粗糙度，樁周土體性質，樁周土體應力水平以及基樁長細比會對樁側摩擦性能產生影響；因此對不同上覆壓力作用下不同類型樁土接觸面的摩擦特性進行研究具有十分重要的意義。

實用新型內容

為了克服上述現有現場試驗和室內剪切試驗(直剪試驗、環剪試驗)的不足，本實用新型提供一種可用于模擬不同樁周砂土層相對密實度，不同砂土層上覆壓力以及不同樁表面粗糙度的樁土接觸面剪切試驗裝置，該裝置可同時保證樁土剪切面形式與實際樁土接觸面形式相同。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種樁土接觸面剪切試驗裝置，包括圓形模型箱、加載板、反力梁和伺服加載電機，所述圓形模型箱由模型箱底座和焊于底座上的圓筒狀模型箱框架組成；所述模型箱底座由底板和支座組成，底板直接焊接在支座上；所述底板中心處設有一個圓孔；所述模型箱內部填筑一定密實度的砂土層，砂土密實度根據試驗要求確定；在底板上固定有豎直剛性管，所述砂土層內部預埋土壓力傳感器以測量豎向及水平土壓力，測量水平土壓力的土壓力傳感器固定在豎直剛性管上，測量豎向土壓力的土壓力傳感器固定在底板上；所述模型箱中心處放置模型樁，且模型樁通過與砂土的摩擦力懸于底板圓孔上部；所述加載板為一圓形板，其設置于砂土層上，且嵌入圓筒狀的模型箱框架內；所述反力梁通過4根剛性螺桿和螺帽固定在模型箱上；所述伺服加載電機位于模型樁上方并固定在反力梁上，向模型樁施加壓力，兩個千斤頂對稱分布于伺服加載電機兩側，千斤頂上端與反力梁相抵向砂土層施加上覆壓力。

上述技術方案中，進一步的，所述的圓筒狀模型箱框架直徑與底板中心處圓孔直徑之比不小于10。

進一步的，底板上可以固定有若干個豎直剛性管，繞模型樁均勻分布，各豎直剛性管上均固定一土壓力傳感器用于測量水平土壓力。相應的，在該裝置中設有若干個用于測量豎向土壓力的土壓力傳感器，繞模型樁均勻分布。

伺服加載電機可以采用位移控制和荷載控制兩種加載方式。

進一步的，所述的伺服加載電機的極限加載值為20kN，行程為50mm。當采用位移控制時，加載速率為0.1-5mm/min。

該裝置中砂土層也可以替換為粘土、粉土、黃土等其他土體，進行相應的剪切試驗。

本裝置中，試驗設計砂土層密實度較小時通過砂雨法制備，設計砂土層密實度較大時通過分層夯實得到；

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型中采用圓形模型樁，樁土剪切面形式與實際樁土剪切面形式相同，都為圓形；模型箱采用圓形框架，邊界條件與實際樁基荷載傳遞過程中的邊界條件相似。