[發明專利]對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 202310429446.5
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116479953A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 杜鵬;周德泉;劉曉玲;王創業;海軍
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G01N3/02;G01N3/08;E02D27/12;E02D27/14;B28B1/14
• 代理公司: 寧波市海曙鈞泰專利代理事務所(普通合伙) 33281
• 代理人: 代宇琛

1.一種對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置，包括相互固定的模型樁（1）與巖體模型（2），巖體模型（2）的內部設有模擬溶洞，所述模型樁（1）穿過模擬溶洞；巖體模型（2）上覆土層相似材料（5）；其特征在于，所述巖體模型（2）包括由巖層相似材料制成的用于支承模型樁（1）的承樁巖體（21）和由巖層相似材料制成的洞頂巖體（25），以及由巖層相似材料澆筑而成的承臺巖體（26）；所述承樁巖體（21）中部設有溶洞腔體（22），溶洞腔體（22）的上部設有開口，溶洞腔體（22）的底面設有嵌樁孔（24）；所述洞頂巖體（25）下凸的底部與溶洞腔體（22）的開口相契合，所述洞頂巖體（25）的中間設有穿樁孔（25-1），所述模型樁（1）穿過穿樁孔（25-1），所述模型樁（1）的下段插在嵌樁孔（24）內，溶洞腔體（22）的底面上澆注有一層由巖層相似材料構成的用于粘結模型樁（1）下段與嵌樁孔（24）孔壁的后澆固樁層（23），后澆固樁層（23）、溶洞腔體（22）側壁和洞頂巖體（25）底面共同構建出所述的模擬溶洞；承臺巖體（26）的橫截面和高度大于承樁巖體（21）的橫截面和高度，承臺巖體（26）向下包裹住模型樁（1）的中段、洞頂巖體（25）和承樁巖體（21）的頂面及四圍。

2.根據權利要求1所述的對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置，其特征在于：溶洞腔體（22）的開口設有漸收的下錐面（22-1），洞頂巖體（25）下沿設有漸收的上錐面（25-2），上錐面（25-2）擱置在下錐面（22-1）上且兩個錐面間隙形成錐形環縫，且上錐面（25-2）下端設有一圈封閉錐形環縫下口的檐臺（25-3）。

3.根據權利要求1或2所述的對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置，其特征在于：?它還包括模型箱，該模型箱包括由四個側壁構成的、上下開口的矩形框（3），矩形框（3）上設有加載設備；矩形框（3）擱置在承臺巖體（26）的頂面；矩形框（3）內填充有土層相似材料（5），伸出巖體模型（2）頂面的模型樁（1）的大部分樁段埋設在土層相似材料（5）內而模型樁（1）頂端伸出土層相似材料（5）頂部。

4.如權利要求3所述的對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1.分別制備模型樁（1），以及由巖層相似材料模制而成的承樁巖體（21）和洞頂巖體（25）；

S2.將模型樁（1）的下段插入承樁巖體（21）的嵌樁孔（24）內，在溶洞腔體（22）的底面、模型樁（1）的外圍澆筑一層巖層相似材料，部分巖層相似材料流入模型樁（1）與嵌樁孔（24）孔壁之間的空隙中，待巖層相似材料凝結形成后澆固樁層（23）時使模型樁（1）下段通過后澆固樁層（23）與嵌樁孔（24）孔壁相固定；

S3.將洞頂巖體（25）套設到模型樁（1）上，并使洞頂巖體（25）下凸的底部與溶洞腔體（22）的開口相契合；

S4.將模型樁（1）以及相互卡接的洞頂巖體（25）和承樁巖體（21）放入方形模具中，該方形模具的截面積大于承樁巖體（21）的截面積，向方形模具中澆注巖層相似材料并使得澆注高度高于洞頂巖體（25），從而形成將模型樁（1）中段、洞頂巖體（25）和承樁巖體（21）的頂面及四圍包裹住的承臺巖體（26），待承臺巖體（26）凝結固化后脫模。

5.根據權利要求4所述的對穿越溶洞的樁基進行加載試驗的裝置的制備方法，其特征在于：S5.將模型箱的矩形框（3）擱置在承臺巖體（26）的頂面，向矩形框（3）內填充土層相似材料（5），掩埋住模型樁（1）上段，且使得模型樁（1）頂端伸出，并在矩形框（3）上安裝加載設備。