[發明專利]用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置、試樣模具及試驗方法

在審

• 申請號: 201910408300.6
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110146390A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 周傳波;周家全;周小勇;高壇;潘勛;楊梟;張震;吳廷堯;吉凌;呂國鵬
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

本發明提供一種用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置、試樣模具及試驗方法，試驗裝置包括：下剪切盒具有向上開口的內腔；水平加壓裝置驅動下剪切盒沿左右向活動；上剪切盒具有向下開口的內腔；法向剛度控制盒呈向下開口設置，套設于上剪切盒外圍；彈性件安裝于上剪切盒頂部與法向剛度控制盒之間；法向加壓裝置驅動法向剛度控制盒向下活動；豎向位移傳感器固定于上剪切盒頂部，用于測量上盤的豎向位移；水平位移傳感器固定于下剪切盒，用于測量下盤的水平剪切位移；旨在根據不同樁側圍巖力學性質控制樁側法向剛度，模擬不同深度下法向應力變化時樁?巖界面剪切特性，觀測不同粗糙程度界面的剪切力學特征，更準確計算出各類圍巖的嵌巖樁側摩阻力。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，尤其涉及一種用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置、試樣模具及試驗方法。

背景技術

嵌巖樁以其高承載力、變形量小等優點被廣泛的應用于各類高速鐵路橋梁、跨海大橋等基礎工程建設中。隨著嵌巖樁應用范圍廣泛增加，絕大部分樁身嵌入基巖或完全嵌巖的現象也愈加普遍，此時嵌巖樁樁側摩阻力對樁的承載能力貢獻增大，完全嵌巖樁樁側阻力則直接決定了嵌巖樁極限承載力，因此更需準確計算出嵌巖樁樁側摩阻力。

現有的樁基規范中規定，樁側摩阻力與嵌巖深度、嵌巖樁圍巖力學性質等因素有關。現有的關于樁側摩阻力的計算主要采用現場試樁試驗或室內巖石-混凝土界面剪切力學試驗等方法得出，兩者方法皆有利弊。現場試樁試驗可較為真實反映出樁側阻力與樁的極限承載能力，但由于試樁試驗成本較高，更適用于大量樁基工程中少數抽樁檢測。室內巖石-混凝土界面剪切試驗可用于模擬樁-巖界面剪切力學行為，從而求解出樁-巖界面抗剪強度。由于其可操作性強、經濟效益高、數據采集方便等優勢，在巖土工程領域特別是針對嵌巖樁技術方面應用較為廣泛。

目前，用于模擬樁-巖界面剪切力學行為的用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置及其試驗方法，仍存在以下幾點不足(1)現有的剪切試樣裝置均為通過控制法向應力不變模擬嵌巖樁在豎向荷載作用下的受力狀態，但實際工程中，嵌巖樁在豎向荷載作用下法向應力隨著深度及樁的徑向膨脹而發生變化，法向剛度保持不變；(2)試驗中所用的混凝土、巖石試樣并不是粘結狀態，忽略了嵌巖樁樁側水泥漿膠結作用對界面側摩阻力的影響，從而使得剪切試驗計算出的樁側摩阻力并不能夠較好的反映嵌巖樁在實際受力過程中樁側摩阻力值；(3)上、下剪切盒多為不可視鋼構件，無法觀測剪切過程中界面的形態變化特征，且剪切界面被定義為平滑界面，與工程實際差異較大。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，旨在根據不同樁側圍巖力學性質控制樁側法向剛度，模擬不同深度下法向應力變化時樁-巖界面剪切特性。

本發明的實施例提供一種用于模擬樁巖界面剪切試驗裝置，包括：

下剪切盒，具有向上開口的內腔，所述下剪切盒的內腔用于放置剪切試樣的下盤，所述剪切試樣的上盤和下盤呈一體成型設置；

水平加壓裝置，驅動所述下剪切盒沿左右向活動，進而對所述剪切試樣的下盤施加沿左右向的剪切力；

上剪切盒，具有向下開口的內腔，所述上剪切盒的內腔用于放置所述剪切試樣的上盤，所述上剪切盒通過所述剪切試樣固定于所述下剪切盒上方；

法向剛度控制盒，呈向下開口設置，套設于所述上剪切盒外圍；

彈性件，安裝于所述上剪切盒頂部與所述法向剛度控制盒之間，所述彈性件用于支撐所述法向剛度控制盒；

法向加壓裝置，驅動所述法向剛度控制盒向下活動，從而擠壓所述上剪切盒，進而對所述剪切試樣的上盤施加向下的壓力；

豎向位移傳感器，固定于所述上剪切盒頂部，用于測量剪切過程中所述上盤的豎向位移；

水平位移傳感器，固定于所述下剪切盒，用于測量剪切過程中所述下盤的水平剪切位移；