[發明專利]一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法及其用到的試驗裝置

有效

• 申請號: 201810020467.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108225651B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 楊志浩;岳祖潤;孫鑫;孫祥;李曉康;劉曉賀;馬駿;張松;陳佩哲;周江濤
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16;G01N25/00;E02D33/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

1.一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：其包括下述步驟：

1）樁體試樣的制備：為同現場鋼筋混凝土樁密度相近似，采用鋁合金作為制備樁體的原材料,并沿樁身方向每隔3～6cm刻畫一繞樁的圓形凹槽；

2）樁體部分區域防凍拔處理；在需要測凍拔力的區域保持原狀，其他區域進行防凍拔處理；

3）錐形樁埋置于試驗土樣中：將樁體放置于樁體抗拔性能測試試驗裝置中，并在樁周均勻地放置土樣并分層擊實；

4）單向凍結過程中凍拔力的測定：保證樁體抗拔性能測試試驗裝置從樁頂到樁底單向凍結并采用反力鋼架和荷載傳感器測定凍拔力；

5）平均切向凍脹力計算：計算總切向凍脹力及凍拔區域的曲面面積，根據兩者比值計算平均切向凍脹力；

其公式如下：

；

其中，τ_i為第i區域的平均切向凍脹力,單位為MPa；G為樁體的總重量,單位為N；T為已有實驗裝置測得的凍拔力，單位為N；S_i為第i區域的側表面積，單位為mm²；

6）測定所有區域平均切向凍脹力：重復上述第二步到第五步的內容，直至所有區域的平均切向凍脹力均已測得。

2.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟1）中樁體的總長度為25～35cm，其小圓直徑為3～8cm，錐形樁錐角為3～11°。

3.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟1）中樁體的圓形凹槽的深度為2～3mm，寬度2～4mm，相鄰兩凹槽間距離為3～6cm。

4.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟2）中的防凍拔措施為將防凍拔區域先涂抹凡士林，再將油氈紙包裹在涂有凡士林的區域并綁扎固定。

5.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟3）中的土樣采用凍脹敏感性土，壓實度為93%～97%，且需要分層擊實，且需要在埋置土樣過程中每隔5～6cm布設一根溫度傳感器，每隔10cm布設一根水分傳感器。

6.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟4）中單向凍結過程中要保證樁體底部恒為1℃，消除法向凍脹力的影響，荷載傳感器及溫度傳感器采用DT80數據采集器進行數據采集。

7.根據權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述步驟6）重復試驗過程中，需要將試樣表面的凡士林清理干凈再進行步驟2）。

8.根據權利要求4所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：將油氈紙進行防凍拔處理時，應使油氈紙上下兩端均位于凹槽內，且要保證油氈紙下端在凹槽內留有1～2cm的余量，將余量折幾次并綁扎在凹槽內；油氈紙進行包裹之前應先在其正反兩面均涂有凡士林；為保證單向凍結，采用保溫棉對樁體抗拔性能測試試驗裝置周邊進行保溫處理，并將其置于高低溫交變凍融循環箱中。

9.權利要求1所述的一種凍土區錐形樁切向凍脹力分布測試室內試驗方法，其特征在于：所述試驗方法中用到的樁體抗拔性能測試試驗裝置，其包括試樣筒（2-6）、用于固定試樣筒（2-6）的固定支架（2-1）以及位于試樣筒（2-6）內的樁體試樣下部的底座，所述試樣筒（2-6）下方設有冷凍液循環管（2-7），其特征在于：所述試樣筒內壁上一側設有水分傳感器（2-8）、另一側設有溫度傳感器（2-5）；樁體試樣（2-9）的上方設有荷載傳感器（2-4），所述固定支架上部設有橫梁，該橫梁包括固定于固定支架上的三角支架以及設于荷載傳感器（2-4）和三角支架之間的梯形應力分散墊塊（2-2），所述三角支架上方設有固定于加載裝置上的用于監測橫梁變形的位移傳感器（2-3）。