[發明專利]研究沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗系統及方法

有效

• 申請號: 201810415840.2
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108978735B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 周傳波;高壇;周小勇;蔣楠;吳廷堯;周家全;王騰;段揚揚;李遠遠;夏宇磬
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明提供一種研究沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗系統及方法，包括模型制作系統、模型加載系統和監測系統，所述模型制作系統包括用于填筑軟巖相似材料與嵌巖樁相似材料的模型箱、嵌在所述軟巖相似材料當中以形成預留嵌巖樁孔洞的且底部密封的PVC管和與所述PVC管連接以使所述PVC管豎直的固定于相應位置的焊接鐵架，所述嵌巖樁相似材料在所述嵌巖樁孔洞中形成嵌巖樁，所述模型加載系統包括加載板，所述加載板設于所述嵌巖樁的上方用于對所述嵌巖樁的頂部施加垂向荷載，所述監測系統設于所述嵌巖樁頂部和所述加載板之間，包括用于監測所述加載板施加于所述嵌巖樁的荷載的荷載傳感器和用于監測所述嵌巖樁位移的位移傳感器。

技術領域

本發明涉及樁基礎承載力物理模型試驗領域，尤其涉及一種研究沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗系統及方法。

背景技術

鉆孔灌注樁在施工過程中，由于施工設備、技術及工藝水平的限制，無法完全清除樁底沉渣，因此會造成樁基承載力出現不同程度地降低，威脅樁基礎結構的安全。樁底存在沉渣且樁基承載力達不到設計要求的鉆孔灌注樁稱為沉渣缺陷樁。目前對沉渣缺陷樁承載特性的研究方法包括現場測試、數值模擬、模型試驗方法等。而現場測試方法會造成資源極大的浪費，且不便于檢測沉渣厚度；隨著計算機模擬技術的發展，大量的數值模擬軟件涌現，雖然利用數值模擬技術可以更直觀地獲得樁與巖體的應力應變規律，但其計算結果的正確性、可靠性往往難以保證，這使得模型試驗方法成為檢驗和修正數值模擬計算的重要手段。

通過模型試驗方法對沉渣對軟巖嵌巖樁承載力的影響規律進行研究，能夠克服現場試驗費時費力、影響正常工作秩序、資源浪費等缺點，進而為數值模擬的研究成果提供科學的參考及驗證，所獲得的數據又可用于指導實際施工中樁底沉渣厚度的控制，實現研究結果的定性與定量相結合的分析，因而具有重要的理論和實踐意義。

目前樁基礎模型試驗多選取有機玻璃棒模擬單樁，加載裝置大多為手動液壓千斤頂，這些均會造成試驗結果與實際出現較大誤差。模型的制作、有效監測方法的運用是模型試驗中的難點問題，制約著樁基礎模型試驗的應用，為取得沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗預期成果，必須研制出一套滿足相似條件、能較為真實地模擬樁與巖體接觸及可以減小監測系統誤差的模型試驗方法和系統。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種能夠克服模型試驗的難點、能夠滿足相似條件、能較為真實地模擬樁與巖體接觸及可以減小監測系統誤差的研究沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗系統及方法。

本發明的實施例提供一種研究沉渣對軟巖嵌巖樁承載力影響的模型試驗系統，包括模型制作系統、模型加載系統和監測系統，所述模型制作系統包括用于填筑軟巖相似材料與嵌巖樁相似材料的模型箱、嵌在所述軟巖相似材料當中以形成預留嵌巖樁孔洞的且底部密封的PVC管和與所述PVC管連接以使所述PVC管豎直的固定于相應位置的焊接鐵架，所述嵌巖樁相似材料在所述嵌巖樁孔洞中形成嵌巖樁，所述模型加載系統包括加載板，所述加載板設于所述嵌巖樁的上方用于對所述嵌巖樁的頂部施加垂向荷載，所述監測系統設于所述嵌巖樁頂部和所述加載板之間，包括用于監測所述加載板施加于所述嵌巖樁的荷載的荷載傳感器和用于監測所述嵌巖樁位移的位移傳感器。

進一步地，所述模型箱包括棱架和面板，所述棱架由角鋼制成，所述面板具有5個且均由木材制成，5個所述面板嵌入所述棱架當中并在所述棱架的固定下圍成一個上端開口的箱體結構。

進一步地，所述模型加載系統包括反力架和加載墩，所述反力架下方設有放置所述模型箱的放置空間，所述加載板水平的設置于所述反力架且位于所述放置空間的上方，所述模型箱放置于所述放置空間，所述加載墩包括頂板、底板和連接所述頂板和所述底板的連接柱，做軟巖嵌巖樁承載力試驗時，所述底板朝下設置與所述嵌巖樁頂抵接，所述頂板朝上設置與所述監測系統抵接，并通過所述監測系統與所述加載板連接，所述加載板、所述加載墩和對應的所述嵌巖樁的中心位于同一垂線上。