[發明專利]用于研究樁-巖界面破壞機理的實驗裝置及其組裝方法

有效

• 申請號: 201810486533.3
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108643249B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 徐江;龔維明;徐峰;張琦;戴國亮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發明公開了一種用于研究樁?巖界面破壞機理的實驗裝置，包括用于放置實驗樁的實驗箱、位于實驗箱上方的反力架以及位于反力架與實驗箱之間的千斤頂，所述千斤頂的上表面與反力架固定，下表面通過壓力傳感器與可作用于實驗樁上的傳力桿相連接，該傳力桿上還連接有位移傳感器。本發明提供用于研究樁?巖界面破壞機理的實驗裝置，其結構簡單、便于組合拆卸和安裝，可方便準確的量測樁頂向下位移量，適用于CT?X?ray實驗平臺。

技術領域

本發明涉及一種研究嵌巖樁的實驗裝置，尤其涉及一種用于研究樁-巖界面破壞機理的實驗裝置及其組裝方法。

背景技術

近年來，我國各項建設事業發展迅猛，越來越多的跨?？缃髽蚣俺篌w量的建設項目都需要大量使用嵌巖樁作為建(構)筑物的基礎來承擔巨大的上部荷載。實際工程中，由于樁側摩阻力充分調動所需的位移(0.5–1％D)要明顯遠小于樁端阻力發揮至最大值時的位移(10–20％D)，因此一般情況下，上部荷載主要由樁側阻力承擔，很多設計中為了可靠僅考慮樁側阻力的貢獻。故嵌巖樁在設計階段屬于端承型摩擦樁，在極限承載狀態下屬于摩擦型端承樁。嵌巖樁樁側阻力主要由樁-巖界面的剪切特性及荷載傳遞機理決定，且嵌巖樁樁-巖界面在剪切受載過程中表現出的變形、強度、剛度變化是一個十分復雜的力學過程，既有接觸力學效應，又有摩擦效應，是接觸和摩擦相互耦合的問題。由于嵌巖樁具有承載力大、試驗耗費高且很難進行破壞性試驗等特點，因而準確、系統、完整的實測資料有限，這制約了人們對其承載性狀的全面認識，正是由于對嵌巖樁樁-巖界面剪切特性和微宏觀破壞機理認識的局限，造成嵌巖樁設計不盡合理，甚至出現一些失誤，因而對嵌巖樁的設計多持保守態度，造成了很多不必要的浪費。

故對于嵌巖樁樁-巖界面的剪切特性及微宏觀破壞機理研究顯得十分必要和迫切，且具有重大的經濟和社會效益。由于樁-巖石節理的表面形態十分復雜，即使發展較為成熟的經典彈性接觸理論也很難解決這類復雜問題，因此借助先進的可視性掃描設備(CT-X-Ray平臺)及技術手段對嵌巖樁進行實驗研究樁-巖界面剪切特性和微宏觀荷載傳遞機理是一種非常有效的方法。而如何設計一款針對CT-X-ray實驗平臺的用于研究樁-巖界面剪切特性及微宏觀破壞傳遞機理的實驗裝置，變成一個迫在眉睫的問題。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的是提供一種針對CT-X-ray實驗平臺、且便于組合拆卸和安裝，可方便準確的量測樁頂向下位移量的用于研究樁-巖界面破壞機理的實驗裝置。

本發明的第二目的是提供該用于研究樁-巖界面破壞機理的實驗裝置的組裝方法。

技術方案：為實現以上目的，本發明公開了一種用于研究樁-巖界面破壞機理的實驗裝置，包括用于放置實驗樁的實驗箱、位于實驗箱上方的反力架以及位于反力架與實驗箱之間的千斤頂，所述千斤頂的上表面與反力架固定，下表面通過壓力傳感器與可作用于實驗樁上的傳力桿相連接，該傳力桿上還連接有位移傳感器。

其中，所述實驗箱包括橫截面呈工字型的中空圓柱狀腔體結構和位于該腔體結構下方的底封板，該底封板為階梯圓臺結構，其上部凸起圓臺與腔體結構的內腔相適配。

優選的，所述腔體結構的材質為航空級鋁合金2024、航空級鋁合金7075或鈦合金。

再者，所述反力架包括上墊板、下墊板以及用于連接上、下墊板且均布的若干個立柱；所述上墊板的下表面與千斤頂的上表面固定連接，所述下墊板與實驗箱的上表面固定連接，且傳力桿可穿過下墊板伸入實驗箱并作用于實驗樁上。

進一步，所述上墊板為圓形不銹鋼板，其上分別錯位開設有用于連接立柱的A組沉頭螺紋孔和用于連接千斤頂的B組沉頭螺紋孔，所述A組沉頭螺紋孔均布于上墊板靠外圈，所述B組沉頭螺紋孔中一螺紋孔位于上墊板的圓心位置，其余以圓心均布于上墊板靠內圈。

優選的，所述下墊板為圓環形不銹鋼板，其上錯位開設有用于連接立柱的A′組沉頭螺紋孔和用于連接實驗箱的C組螺紋孔。