[實用新型]一種模擬復合巖層中嵌巖樁承載特性的試驗裝置

有效

• 申請號: 201821608258.X
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN208917889U
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 劉海峰;朱長歧;崔翔;孟慶山;吳文娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

本實用新型公開了一種模擬復合巖層中嵌巖樁承載特性的試驗裝置，涉及巖土力學樁基工程技術。本裝置的結構是螺桿、鋼梁和底座通過螺母組成外部反力框架；在底座上設置有模型箱，在模型箱內底部設置有砂漿底層作為樁端持力層，在砂漿底層上設置有巖芯柱，在巖芯柱中澆注有砂漿；巖芯柱、膠結劑和砂漿構成本系統的復合巖層；從上至下，鋼梁底面中心、荷載傳感器、雙動式千斤頂、壓頭和模型樁的頂部端頭依次連接；荷載傳感器和應變片分別通過傳輸線與應力應變采集儀連接，可實時獲得模型樁的樁頂荷載和樁身應力分布。本裝置可以模擬復合巖層中嵌巖樁的承載特性；運用荷載傳感器和應變片可實時采集樁頂荷載和樁身應力分布，得到復合巖層中嵌巖樁的樁身荷載傳遞規律。

技術領域

本實用新型涉及巖土力學樁基工程技術，尤其涉及一種模擬復合巖層中嵌巖樁承載特性的試驗裝置。

背景技術

嵌巖樁是指部分樁身或全部樁身嵌入巖石的一種樁基形式。由于嵌巖樁的樁端嵌入基巖，使得嵌巖樁的樁身荷載傳遞規律具有區別于普通樁基的特征：在基巖面以上的覆蓋土層中，荷載通過樁身側面傳遞至樁周土體，這與普通灌注樁相似；而在嵌巖段中，荷載主要通過樁端的側面和端面傳入巖基。嵌巖樁的承載力由上部樁土間的摩阻力、嵌巖段的摩阻力和端阻力組成。根據樁側、樁端分擔外荷載的大小，嵌巖樁又可分為側阻嵌巖樁、端承嵌巖樁和全阻嵌巖樁。

嵌巖樁較其他類型的樁基具有顯著的優點：嵌巖樁可充分發揮基巖的承載性能，提高單樁承載力；由于樁端持力層是壓縮性極小的基巖，嵌巖樁的單樁沉降量和群樁效應均較小，并且施工過程中便可完成建筑物沉降；以嵌巖樁為基礎的建筑物在地震中產生的地震反應小于其他基礎形式，抗震性能好。上述優點使得嵌巖樁基礎在橋梁、高層建筑和重型廠房等結構荷載大、沉降要求高的建筑物中得到廣泛應用。

在嵌巖樁理論的應用和發展過程中，由于嵌巖樁的嵌巖條件和樁身混凝土施工質量的差異性、嵌巖樁施工工藝的多樣性，以及樁身極限承載力較高，缺乏破壞性試樁資料等原因，至今工程界對嵌巖樁的承載性狀存在著不同的認識。

目前，國內外學者采用現場樁基載荷試驗、室內縮尺寸模型試驗、理論分析及數值計算等方法針對嵌巖樁的承載機理和荷載傳遞規律進行了深入研究，揭示了嵌巖樁的承載機理與樁身荷載傳遞規律，推動了嵌巖樁理論的發展。

但以上關于嵌巖樁的研究多集中在完整均一的巖體中，對于復合巖層中的嵌巖樁研究較少，未能揭示復合巖層對樁身應力分布的影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是鑒于目前現場樁基載荷試驗、室內縮尺寸模型試驗、理論分析及數值計算未能充分考慮復合巖層條件對樁身應力分布和荷載傳遞的影響，提供一種模擬復合巖層中嵌巖樁承載特性的試驗裝置，通過該模型試驗裝置獲得嵌巖樁在復合巖層中的荷載傳遞規律。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一、模擬復合巖層中嵌巖樁承載特性的試驗裝置（簡稱裝置）

本裝置包括螺桿、鋼梁、底座、模型箱、螺母、巖芯柱、膠結劑、砂漿、鉆孔、模型樁、凹槽、應變片、水泥漿、壓頭、荷載傳感器、雙動式千斤頂和傳輸線；

其位置和連接關系是：

螺桿、鋼梁和底座通過螺母組成外部反力框架；

在底座上設置有模型箱，在模型箱內底部設置有砂漿底層作為樁端持力層，在砂漿底層上設置有巖芯柱，在巖芯柱中澆注有砂漿；

所述的巖芯柱包括從下至上采用膠結劑粘結組成的第1、2……N巖芯層，N是自然數，1≤N≤10；

所述的砂漿包括從下至上和第1、2……N巖芯層對應的第1、2……N砂漿層，N是自然數，1≤N≤10；

巖芯柱、膠結劑和砂漿構成本系統的復合巖層，在復合巖層中心設置有鉆孔；