[發明專利]模擬土體位移邊界條件的被動樁試驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202010553518.3
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111560997A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 鄧濤;鄭路;蘇繼明;賴彥博;鐘元慶
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陸帥;蔡學俊

本發明涉及一種模擬土體位移邊界條件的被動樁試驗裝置及實驗方法，包括外部框架、內部框架、模型樁、樁底嵌固裝置，內部框架置于外部框架內，內部框架包括依次堆疊的下層框體、中層框體、上層框體，外部框架內設固定鋼板，固定鋼板位于內部框架內，外部框架經水平加載千斤頂連接內部框架，模型樁安裝在內部框架內，本裝置內部框架分為三層，且每層可獨立或聯合工作，可模擬不同區域土體水平位移對鄰近樁基影響的模型試驗，能夠較好地應對實際工程中豐富多樣的工況，模型樁安裝位置可調，能模擬不同單樁或群樁距加載邊界的距離，加載過程中受力均衡，可以較好地模擬土體水平位移邊界條件，使得測試結果更為準確。

技術領域

本發明屬于巖土工程試驗領域，特別涉及一種模擬土體位移邊界條件的被動樁試驗裝置及實驗方法。

背景技術

隨著國民對城市交通和美好生活的需求不斷提高，國家對城市建設的投入不斷加大，新建工程對既有項目的交叉影響屢見不鮮，如填海造路引起土體側移對鄰近橋梁樁基的影響、打樁引起擠土效應和新隧道開挖對鄰近樁基的影響問題等，此類問題均屬于典型的被動樁問題。樁基礎一旦發生破壞，將失去對既有結構物的支撐作用，結構物輕則發生不均勻沉降、結構開裂；重則發生倒塌、嚴重傾斜，存在較大的安全隱患。

然而目前國內相關規范中尚沒有相關的計算方法可供參考，一方面是由于豐富多樣的施工行為引起土體水平側移打破了原始地層的應力平衡，使得土體的應力狀態發生不同程度的變化；另一方面，既有結構物內力與變形的影響因素眾多，如其周圍的施工工況的變化、其自身應力水平等等。因此，國內外學者尚對該類問題還在探索中，尋求合理的計算方法進行評估與預測。

目前對土體水平位移引起鄰近樁基破壞的研究主要采用現場監測、數值模擬和室內模型試驗三種方法。其中，室內模型試驗因其成本較低、數據可靠和可操作性強等優點，受到越來越多學者們的重視。但是，室內模型試驗所用模型箱往往需要根據實驗工況定制，且大多只能模擬一種工況，無法很好地解決實際工程中豐富多樣的工況，重復利用率低，從而造成不必要的資源浪費。

發明內容

本發明提出一種模擬土體位移邊界條件的被動樁試驗裝置及實驗方法。

本發明解決技術問題所采用的方案是，一種模擬土體位移邊界條件的被動樁試驗裝置，包括外部框架、內部框架、模型樁、樁底嵌固裝置，內部框架置于外部框架內；

所述內部框架包括依次堆疊的下層框體、中層框體、上層框體，下層框體、中層框體、上層框體的前后兩側均經有機玻璃板封閉，下層框體、中層框體、上層框體的右兩側均經加載鋼板封閉，加載鋼板右側面中部安裝有U型支座A，加載鋼板右側面左右對稱安裝兩個開設有豎向插孔的鎖扣，鎖扣內能插設T形插銷；

所述外部框架包括底板，底板左右兩側豎直安裝有反力鋼板，反力鋼板外側面經三角撐板與底板相連接，兩個反力鋼板之間設置有豎置的固定鋼板，固定鋼板經薄壁方管與左側的反力鋼板相連接，固定鋼板位于內部框架內，固定鋼板下端與底板連接固定，固定鋼板前后兩端與內部框架貼合，右側的反力鋼板內側面中部由上至下間隔安裝三個U型支座B，U型支座B與U型支座A同高度的相配合，U型支座B內安裝有橫置的水平加載千斤頂，水平加載千斤頂與反力鋼板鎖固，兩側的反力鋼板前后側均經橫置的圓鋼相連接，圓鋼上套裝有滑動套，滑動套經螺釘與圓鋼鎖固，滑動套上水平安裝有滑動軸承，下層框體、中層框體、上層框體的上下端的框桿外側各設置一根圓鋼，滑動軸承與內部框架貼合；

模型樁位于內部框體內，樁底嵌固裝置安裝在模型樁下端，樁底嵌固裝置鎖固在底板上；

固定鋼板與內部框架內壁圍成的區間內填充有試驗用土。

進一步的，所述樁底嵌固裝置包括基板，基板中部安裝有套筒，套筒與模型樁下端嵌裝，基板上于套筒外周開設有通孔，底板上陣列有若干螺栓孔，基板經穿設通孔、螺栓孔的螺栓與底板相連接。

進一步的，所述樁底嵌固裝置有左右對稱設置的兩個單元件拼合組成。