[實(shí)用新型]一種多功能荷載鈣質(zhì)砂樁基模型試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821660251.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN209114518U
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王帥;朱晶;蔡云輝;雷學(xué)文;孟慶山;閻鈳;魏厚振;徐亞飛;謝凌峰;許國(guó)順;董云潔;李昇昊;林勝?gòu)?qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): E02D33/00
• 分類號(hào): E02D33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

本實(shí)用新型公開了一種多功能荷載鈣質(zhì)砂樁基模型試驗(yàn)裝置，涉及巖土力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是：在上回型支架的下面分別設(shè)置有動(dòng)靜荷載施加單元、錘擊荷載施加單元和扭轉(zhuǎn)荷載施加單元；在中回型支架的上面設(shè)置有樁基壓力室單元，在樁基壓力室單元內(nèi)置有樁基單元；在中回型支架的下面設(shè)置有應(yīng)變控制單元和土體固結(jié)應(yīng)力比施加單元；在下回型支架的上面設(shè)置有水壓力加載單元；水壓力加載單元與樁基壓力室單元連通，提供孔隙水壓力和土體外部圍壓；其它單元分別與樁基壓力室單元相連，提供多種荷載；樁基壓力室單元、數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)依次連接，獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本裝置用于測(cè)定樁基的極限承載力和模擬樁基服役過程中受到的環(huán)境荷載和工程荷載狀態(tài)下樁基的沉降和承載特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及巖土力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能荷載鈣質(zhì)砂樁基模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)海洋島礁工程建設(shè)的實(shí)施推進(jìn)，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事和民生事業(yè)至關(guān)重要；在開展島礁工程建設(shè)中遇到各種各樣的工程地質(zhì)問題，樁基工程是島礁建設(shè)中地基處理的一種常見處理手段。樁基工程中通常需要考慮對(duì)樁基的承載力進(jìn)行檢測(cè)和分析，從而確定其極限承載能力，同時(shí)也要考慮服役環(huán)境中環(huán)境荷載對(duì)樁基安全穩(wěn)定性的影響。一方面，對(duì)于樁基承載力的建設(shè)，工程中常采用試樁的方法進(jìn)行；常見的是采用樁基靜載試驗(yàn)的慢速維持荷載法，實(shí)際工程試樁較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力；但海洋環(huán)境中的工程建筑物，往往還需要承受一定頻率的動(dòng)荷載，因而從安全性上講，是需要進(jìn)行動(dòng)靜荷載兩方面的樁基工程試驗(yàn)。而動(dòng)荷載的試樁，其特點(diǎn)是需要進(jìn)行反復(fù)加卸荷載。實(shí)際工程試樁時(shí)中通常采用重物堆壓的方式對(duì)樁基進(jìn)行施加荷載，如進(jìn)行一定循環(huán)次數(shù)的動(dòng)靜荷載樁基工程試驗(yàn)，其人力、物力成本較高。二方面，對(duì)于島礁建設(shè)施工過程中，通常采用動(dòng)力沉樁的方式進(jìn)行樁基施工，通過采用有高頻率振動(dòng)沖擊和錘擊沉樁的施工方法和工藝；而實(shí)際工程試樁過程中，很難能夠模擬該過程，這也為樁基工程的施工過程的監(jiān)控，帶來一定的不便。另一方面，位于海洋動(dòng)力環(huán)境中的樁基，通常可以通過觀測(cè)的方法獲取環(huán)境中的自然環(huán)境荷載數(shù)據(jù)，但是環(huán)境荷載如何較好模擬施加則是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作，涉及到海洋環(huán)境的鈣質(zhì)砂樁基模型試驗(yàn)更是如此。例如位于海洋環(huán)境中的島礁樁基，時(shí)常受到多種風(fēng)、浪動(dòng)力荷載的作用，然而這類風(fēng)、浪動(dòng)力荷載經(jīng)常具有大小、方向甚至作用點(diǎn)可變的特點(diǎn)，同時(shí)波浪的反復(fù)水位升降，還會(huì)引起土體強(qiáng)度的變化，從而影響樁基承載能力，如何更好地模擬這些風(fēng)、浪荷載是一件非常重要的事情。在工程試樁中，想要通過某種加載方式去實(shí)現(xiàn)環(huán)境荷載的模擬是一件十分困難的事。而室內(nèi)模型試驗(yàn)采用相似原理，通過一定的縮尺比例，在模型箱中開展樁基試驗(yàn)，樁基模型試驗(yàn)，可以更好地分析相關(guān)的結(jié)論，從而確定和判定樁基承載的相關(guān)規(guī)律。常規(guī)土工模型箱一般具有一定的尺寸，有較好的效果；通常采用室內(nèi)模型試驗(yàn)的方式模擬樁基環(huán)境荷載，在參數(shù)的采集上，模型箱試驗(yàn)往往通過埋設(shè)傳感器等探測(cè)手段進(jìn)行，經(jīng)過多年的實(shí)踐方法，正在逐漸被人們所認(rèn)可，并且加以改進(jìn)，能夠考慮更多的環(huán)境荷載因素、方便收集參數(shù)，并且能夠極大減少工作量。目前對(duì)于利用三軸進(jìn)行樁基模型試驗(yàn)是一個(gè)新的途徑和方向，利用室內(nèi)小型土工試驗(yàn)裝置，開展三軸樁基模型試驗(yàn)裝置，有裝樣精確、工作量小和數(shù)據(jù)采集方便等優(yōu)勢(shì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于提供一種多功能荷載鈣質(zhì)砂樁基模型試驗(yàn)裝置，可以在三軸壓力室中模擬施加有圍壓狀態(tài)下模型樁受力狀態(tài)，對(duì)模型樁施加上部恒定靜載，從而確定模型樁的極限承載力，同時(shí)可以模擬采用錘擊沉樁的施工過程，例如模擬不同頻率不同大小的沖擊能量的錘擊沉樁、模擬錘擊沉樁的施工過程，而且可以模擬模型樁服役過程后，模擬風(fēng)、浪等多種環(huán)境荷載對(duì)樁的作用，例如多向扭轉(zhuǎn)荷載對(duì)樁的作用，也可以模擬振動(dòng)荷載沉樁、同時(shí)能夠?qū)妒┘右粋€(gè)循環(huán)荷載、不同大小的靜荷載以模擬真實(shí)的工程荷載狀態(tài)的三軸樁基模型試驗(yàn)。

本實(shí)用新型的目的是是這樣實(shí)現(xiàn)的：

具體地說，本裝置包括試驗(yàn)對(duì)象——樁基單元；

設(shè)置有支架單元、樁基壓力室單元、動(dòng)靜荷載施加單元、錘擊荷載施加單元、應(yīng)變控制單元、水壓力加載單元、動(dòng)力源單元、土體固結(jié)應(yīng)力比施加單元和扭轉(zhuǎn)荷載施加單元、數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)；