[發(fā)明專利]一種用于Ng模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910075538.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109853642A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程雪松;王若展;鄭剛;張濤;孫宏賓;王凡俊
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

本發(fā)明公開了一種用于模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法，采用以下步驟：1)模型土初步固結(jié)，具體步驟為：1.1)在模型箱的下部設(shè)有排水板；組裝模擬組件，并在模擬組件的外表面上涂上硅脂或凡士林，每個(gè)模擬組件包括從下至上依次連接的一個(gè)模型樁、一個(gè)成孔管和一個(gè)管帽；然后將模擬組件下部的模型樁下端垂直插入排水板的穿樁孔中；1.2)將泥漿倒入模型箱內(nèi)；1.3)采用加載板進(jìn)行分級加載形成初步固結(jié)的模型土；2)Ng條件下成孔，將模型箱放在離心機(jī)的吊籃中，開啟離心機(jī)，提升加速度至設(shè)定值，直至模型土的強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)定閾值，依次拔出管帽和成孔管，形成空樁孔。本發(fā)明成孔質(zhì)量好，對模型土的擾動小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程模型試驗(yàn)，具體地，涉及一種用于模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法，用于研究樁基施工過程中空樁孔對環(huán)境的影響。

背景技術(shù)

在我國沿海地區(qū)及內(nèi)陸的沿湖、沿江地區(qū)有廣泛的軟土分布，在這些地區(qū)，土質(zhì)軟弱、地下水位高，地層的變形容易受到工程活動的擾動與影響。隨著工程施工活動對周邊環(huán)境影響的控制要求越來越嚴(yán)格，大量樁成孔引發(fā)的周邊地層變形量已經(jīng)不容忽視，并且在某些控制較差的情況下甚至成為影響周邊環(huán)境的主要因素。

一般情況下，群樁基礎(chǔ)的標(biāo)高位于基坑底部附近，因此，樁頂至地表會留下大量空樁孔。空樁孔在實(shí)踐中經(jīng)常存在由于各種原因回填不及時(shí)的現(xiàn)象，特別是軟土地區(qū)樁數(shù)多，樁徑小，樁孔出現(xiàn)塌孔時(shí)，回填較為困難，從而造成回填不及時(shí)；另外，也有部分工程采用防護(hù)蓋板、圍擋等作為防止機(jī)械和人員掉落的措施，從而未對樁孔進(jìn)行回填。樁孔的回填不及時(shí)或者不回填均會在地層中形成大量空樁孔同時(shí)存在，稱為群孔現(xiàn)象。地層中大量空樁孔同時(shí)存在情況下，各孔引起的孔周土體應(yīng)力釋放、土體變形等現(xiàn)象相互作用、疊加放大，以及隨時(shí)間逐漸增強(qiáng)，進(jìn)而引發(fā)周邊土體嚴(yán)重變形，稱為群孔效應(yīng)。群孔效應(yīng)對周邊環(huán)境造成較大影響，因此有必要進(jìn)行研究。

目前針對群孔效應(yīng)對環(huán)境的影響研究多采用室內(nèi)模型試驗(yàn)的研究方法，而離心機(jī)試驗(yàn)中可以建立較為單一的土層模型，影響因素較少，并且可以達(dá)到實(shí)際工程中的應(yīng)力水平，因此在巖土工程問題中的研究得到廣泛認(rèn)同。但是，由于離心機(jī)模型試驗(yàn)尺寸相對較小，成孔的方法成為干擾試驗(yàn)準(zhǔn)確的重要環(huán)節(jié)。目前在離心機(jī)試驗(yàn)中，土固結(jié)后在Ng條件下鉆孔、打孔等成孔非常困難且成孔質(zhì)量難以保證，且成孔時(shí)對土體擾動較大，難以模擬實(shí)際工程中的空樁孔。

因此，本發(fā)明提供一種用于Ng模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法，以解決目前模型試驗(yàn)中成孔困難，對土體擾動較大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種用于模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法，該方法成孔質(zhì)量好，對模型土的擾動小，模擬土初始地應(yīng)力精度高，可精確模擬樁基施工過程中空樁孔對環(huán)境的影響。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種用于模型試驗(yàn)的低擾動成孔方法，采用以下步驟：1)模型土初步固結(jié)，具體步驟為：1.1)在模型箱的內(nèi)側(cè)壁上涂抹硅油或凡士林，在模型箱的下部設(shè)有間隔布置的至少兩層排水板，所述排水板水平設(shè)置，在所述排水板上設(shè)有多個(gè)穿樁孔；組裝多個(gè)模擬組件，并在每個(gè)模擬組件的外表面上涂上硅脂或凡士林，每個(gè)模擬組件包括從下至上依次連接的一個(gè)模型樁、一個(gè)成孔管和一個(gè)管帽；然后將模擬組件下部的模型樁下端垂直插入排水板的穿樁孔中，二者采用摩擦連接；1.2)將攪拌均勻的泥漿緩慢倒入模型箱內(nèi)，直至淹沒模擬組件的管帽并達(dá)到設(shè)定高度；1.3)將加載板放入模型箱內(nèi)，壓在泥漿頂部，利用加載板對泥漿進(jìn)行分級加載，直至泥漿初步固結(jié)成模型土；2)Ng條件下成孔，具體步驟為：2.1)土體初步固結(jié)完成后，取出加載板，將模型土頂部按孔頂標(biāo)高刮平；2.2)將模型箱放在離心機(jī)的吊籃中，開啟離心機(jī)，提升加速度至設(shè)定值，直至模型土的強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)定閾值，采用離心機(jī)上的液壓拔樁成孔裝置，依次將管帽和成孔管豎直向上拔出，形成空樁孔。

在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還做了如下改進(jìn)：