[發明專利]模擬周圍填筑有散體排水材料的預制樁的樁基承載性能的試驗裝置和試驗方法

有效

• 申請號: 202010382035.1
• 申請日: 2020-05-08
• 公開（公告）號: CN111622273B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 周佳錦;龔曉南
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種模擬周圍填筑有散體排水材料的預制樁的樁基承載性能的試驗裝置和試驗方法。所述試驗裝置包括模型箱、反力梁、加載電機和圓形套筒；所述模型箱由鋼板焊接而成；反力梁焊接于模型箱上；加載電機固定于反力梁上；模型箱內部填筑有軟黏土層；軟黏土層內樁端和樁周土體內部均埋設有土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器；軟黏土層內設有由散體排水材料填充而成的圓柱形空間，圓柱形空間用于壓入模型樁。本發明結構合理，操作簡單，可用于研究預制樁周圍存在散體排水材料時樁周及樁端土體中超孔隙水壓力變化以及樁周及樁端土體中超孔隙水壓力完全消散后預制樁的承載性能，為預制樁周圍填筑散體排水材料時樁基承載性能的研究提供了有效手段。

技術領域

本發明涉及巖土工程領域中預制樁施工擠土效應以及樁基承載性能研究的試驗裝置，特別是涉及預制樁周圍存在散體排水材料時樁基施工擠土效應以及樁基承載性能研究的試驗裝置，可用于研究樁周散體排水材料滲透系數不同以及散體排水材料層直徑不同時預制樁施工時的擠土效應以及樁周土體中孔隙水壓力完全消散后預制樁的承載特性。

背景技術

隨著我國城市化進程的推進，出現了越來越多的高層建筑、高速鐵路、高速公路以及復雜地下基礎設施，預制樁由于其工廠化生產速度快，樁身強度高且造價較低被廣泛應用于實際工程中。然而我國東南沿海地區存在深厚軟黏土層，土體工程性質較差，并且預制樁施工過程中會產生比較強烈的擠土效應，同時樁周軟黏土中會產生較大的超孔隙水壓力，由于軟黏土層滲透系數很小，超孔隙水壓力消散過程較慢，超孔隙水壓力完全消散常常需要好幾年時間，軟黏土中超孔隙水壓力的存在使得其強度減小，限制了預制樁極限承載力的發揮。在預制樁周圍設置一層排水性能較好的散體材料層可以作為排水通道使預制樁施工過程中產生的軟黏土中的超孔隙水壓力消散速度加快，從而使軟黏土的強度恢復速度加快，同時散體材料層的存在也可以改善預制樁的樁土接觸面摩擦特性。預制樁周圍存在散體排水材料層時預制樁壓入土體過程中的擠土效應影響范圍、預制樁壓入土體后土體超孔隙水壓力消散過程以及樁基的承載性能都與傳統壓入式預制樁不同，需要對此展開研究。

目前基本沒有對預制樁周圍存在散體排水材料層時預制樁壓入土體過程中產生的擠土效應，散體排水材料層存在對樁周及樁端軟黏土中超孔隙水壓力消散過程的影響，以及散體排水材料層對樁基承載性能的影響的研究。在預制樁周圍設置一層散體排水材料層能夠加快軟黏土超孔隙水壓力消散速度以及提高樁基的承載性能，對此展開研究具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的主要是對預制樁周圍存在散體排水材料時樁基施工擠土效應以及樁基的承載性能展開研究，提供了一種可用于模擬樁周散體排水材料不同直徑以及不同滲透系數條件下預制樁施工時的擠土效應以及樁周土體中孔隙水壓力完全消散后預制樁的承載特性的試驗裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種模擬周圍填筑有散體排水材料的預制樁的樁基承載性能的試驗裝置，包括模型箱、反力梁、加載電機和圓形套筒，所述模型箱由鋼板焊接而成，模型箱側面焊接工字鋼以增加模型箱剛度，模型箱底部焊接鋼支座；所述反力梁焊接于模型箱上；所述加載電機固定于反力梁上；所述模型箱內部填筑軟黏土層；所述軟黏土層填筑過程中在樁端和樁周土體內部均埋設土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器，分別用于測量土壓力和孔隙水壓力，樁周土體中的土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器均固定在豎直剛性管上；軟黏土層填筑并固結完成后在設計模型樁位置處插入端部開口的圓形套筒；將圓形套筒內部的軟黏土取出；將砂石等散體排水材料填筑到圓形套筒內部空間中，并將圓形套筒從軟黏土中取出，得到由散體排水材料填充而成的圓柱形空間；將模型樁壓入到該圓柱形空間中，使所述的模型樁周圍均勻分布有散體排水材料。

上述技術方案中，進一步的，模型箱側壁與圓形套筒之間的距離需達到圓形套筒直徑的10倍。

進一步的，軟黏土層填筑前含水率至少需達到1倍液限含水率并且攪拌均勻，軟黏土層填筑完成后需等待30-90天進行固結。