專利名稱：非飽和土樁基模型試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土力學與地基基礎工程中一種在室內(nèi)進行樁基承載力測定的樁基模型試驗裝置。
背景技術：
目前，國內(nèi)外樁基試驗模型一般是由模型樁、軸向或水平向測力裝置、軸向或水平向測位移裝置、模型槽，土樣組成。如有特殊要求，在模型樁體上還安裝應力測試裝置用于量測樁體的內(nèi)應力，或在模型槽的土體中埋設土壓力盒用于量測土體內(nèi)的應力分布情況和應力的大小。進行模型樁的試驗時，土體的密度和含水量一般在試驗前按預定值控制，在試驗過程中如果要改變土樣的含水量，只有通過加水或蒸發(fā)的手段增大或減小土樣的含水量，但用這種方法改變土樣的含水量很難保證土樣含水量均勻增大或減小，特別是土樣含水量減小時更難控制含水量減小的幅度和保證其均勻性。
工程中很多的樁基是設置在非飽和土體中的，土體的含水量隨大氣降水和地下水等外部環(huán)境而變化。由于土體的基質(zhì)吸力是隨其含水量而變化的，而非飽和土體的吸力(特別是基質(zhì)吸力)的變化對土體的性質(zhì)和樁基的承載性能有很大的影響。目前的樁基模型試驗裝置由于試驗過程中不能很好地改變控制土體的土體的含水量，即無法有效地控制土體的基質(zhì)吸力，導致通過室內(nèi)樁基模型試驗對非飽和土體中的樁基的承載性能進行研究時，給影響因素的評價和理論分析帶來很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決目前的非飽和土樁基模型試驗裝置不能在試驗過程中很好地改變和控制土樣的基質(zhì)吸力的不足，本發(fā)明提供一種非飽和土樁基模型試驗裝置，可方便地根據(jù)試驗需要，在試驗過程中改變和控制土樣的基質(zhì)吸力大小，并測定對應基質(zhì)吸力下模型樁基的承載性能。
為達到上述目的，本發(fā)明非飽和土樁基模型試驗裝置由上蓋、筒體、底座、土樣和模型樁、反力裝置、測力裝置、測位移裝置組成；其特征是上蓋6上安裝有傳遞荷載的活塞桿4和活塞套5，設有施加氣壓和排氣的閥門7，設有可以密封的電纜孔10；底座21上有一圓形凹槽27，高進氣值陶瓷板29安裝在圓形凹槽27內(nèi)，凹槽內(nèi)的高進氣值陶瓷板29，可以根據(jù)非飽和土施加基質(zhì)吸力的大小范圍更換不同型號的陶瓷板；陶瓷板29下設有沖氣泡裝置24和量測孔隙水壓力的裝置25；力傳感器14安裝在模型樁16樁頂傳力活塞桿4之間。
首先加工一個上蓋和底座可以拆卸的能容納土樣和模型樁的壓力容器，壓力容器的尺寸根據(jù)土樣的性質(zhì)和模型樁的尺寸決定，壓力容器的耐壓能力取決于土樣基質(zhì)吸力的大小。進行樁基模型試驗時，先根據(jù)試驗基質(zhì)吸力的大小，選擇合適的高進氣值陶瓷板固定在底座的凹槽內(nèi)，并保證其周邊密封，然后按一定的程序?qū)⒏哌M氣值陶瓷板飽和，再依次安裝底座與桶體之間的密封條和桶體，用螺栓將底座和桶體連接牢固。將試驗所需土樣的含水按飽和狀態(tài)控制，根據(jù)預先計算好的干密度分層裝填土樣。如果是模擬灌注預制樁，在裝填土樣時根據(jù)樁的位置，在預定部位設置模型樁，土樣及模型樁準備就緒后，安裝樁頂接頭裝置，同時將力傳感器和傳力活塞桿連接好；如果是模擬預制樁，則待土樣裝填好后，將模型樁通過樁頂接頭裝置與力傳感器和傳力活塞桿連接好；模型樁、樁頂接頭裝置、力傳感器和傳力活塞桿連接好后，力傳感器線纜從上蓋引出并保證密封，用螺栓將上蓋與桶體連接牢固。根據(jù)基質(zhì)吸力的大小通過上蓋的氣壓孔向土樣施加一定的氣壓，在此過程中可以測試模型樁承載性能的隨基質(zhì)吸力的變化，待平衡后還可以測定一定基質(zhì)吸力下非飽和土體中模型樁的承載性能。
由于本試驗裝置在壓力容器的底座上設置了可更換的高進氣值陶瓷板，從而使采用該試驗裝置進行樁基模型試驗時，可以通過對壓力容器施加不同的氣壓來改變和控制非飽和土樣基質(zhì)吸力，方便地實現(xiàn)非飽和土體中的樁基模型試驗測試。


圖1是非飽和土樁基模型試驗裝置圖2是圓筒形壓力容器的底座平面圖。
圖3是底座A-A剖面圖。
如圖所示反力裝置1、測位移裝置2、活塞連桿裝置3、活塞桿4、活塞套5、上蓋6、閥門7、上蓋螺母8、上蓋螺栓9、線纜孔10、上密封槽11、上密封條12、傳感器線纜13、力傳感器14、樁頂接頭15、模型樁16、土樣17、筒體18、下密封條19、下密封槽20、底座21、底座螺母22、底座螺栓23、沖氣泡裝置24、孔壓量測裝置25、通螺旋形槽中心孔26、安裝高進氣值陶瓷板的凹槽27、螺旋形槽28、高進氣值陶瓷板29、通螺旋形槽邊孔30。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明采用圓桶型壓力容器的非飽和土樁基模型裝置，進行試驗前，先對所用的土樣14進行適當?shù)奶幚砗捅匾耐列詤?shù)測定，特別需要對得到土樣的土-水特征曲線，以便在進行非飽和樁基試驗時可根據(jù)土樣的土-水特征曲線，通過控制氣壓來準確控制土樣的基質(zhì)吸力。
進行試驗時，先將儀器底座24上的沖氣泡裝置22與通螺旋形槽26的邊孔28、孔壓量測裝置23與通螺旋形槽26中心孔25連接好，然后將儀器底座24上的高進氣值陶瓷板27飽和。將下密封墊19安放在下密封槽29內(nèi)，用底座螺栓21和底座螺母20將壓力室桶體17固定在儀器底座24上，然后開始按預定的干密度和含水量裝填土樣16，安裝模型樁15(如為打入樁，則只裝填土樣)。土樣16及模型樁15準備就緒后，通過樁頂接頭14將荷載傳感器13安裝在模型樁15頂，并將荷載傳感器13的線纜12由上蓋6的線纜孔11引出并保證密封，防止氣體泄漏。準備就緒后，將上密封墊10安放在上密封槽內(nèi)，用上蓋螺栓9和上蓋螺母8將上蓋6固定在壓力室桶體17上，同時注意傳遞荷載的活塞桿4與模型樁頂荷載傳感器13的連接，壓力容器上蓋6安裝好后即可按預定的基質(zhì)吸力通過上蓋6上的閥門7施加氣壓，待土樣在該氣壓下達到平衡后就可進行一定基質(zhì)吸力下的非飽和土中的樁基模型試驗，模型樁上的荷載由活塞桿頂部的反力裝置1提供，樁頂位移通過與安裝在活塞桿頂部的活塞桿連接裝置3相連的測位移裝置2量測。
本發(fā)明非飽和土樁基模型試驗裝置可根據(jù)試驗的需要，控制土樣的基質(zhì)吸力，方便地進行非飽和土體中的樁基模型試驗。結構簡單，操作方便。
權利要求
1.一種非飽和土樁基模型試驗裝置，由上蓋、筒體、底座、土樣和模型樁、反力裝置、測力裝置、測位移裝置組成；其特征是上蓋(6)上安裝有傳遞荷載的活塞桿(4)和活塞套(5)，設有施加氣壓和排氣的閥門(7)，設有可以密封的電纜孔(10)；底座(21)上有一圓形凹槽(27)，高進氣值陶瓷板(29)安裝在圓形凹槽(27)內(nèi)，陶瓷板(29)下設有沖氣泡裝置(24)和量測孔隙水壓力的裝置(25)；力傳感器(14)安裝在模型樁(16)樁頂傳力活塞桿(4)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的非飽和土樁基模型試驗裝置，其特征是底座上凹槽內(nèi)的高進氣值陶瓷板(29)，可以根據(jù)非飽和土施加基質(zhì)吸力的大小范圍更換不同型號的陶瓷板。
全文摘要
一種非飽和土樁基模型試驗裝置，本發(fā)明是由上蓋及底座可以拆卸的壓力容器組成，上蓋安裝一用于傳遞荷載的活塞桿和活塞套和一個用于施加氣壓或排氣的閥門，底座中心加工一個與高進氣值陶瓷板匹配的凹槽，凹槽內(nèi)可以根據(jù)要求安裝不同進氣值的高進氣值陶瓷板，凹槽底開有用于排除氣泡的螺旋形槽。這樣就可以在試驗中方便地控制土樣的基質(zhì)吸力，實現(xiàn)非飽和土體中模型樁的承載性能測試。
文檔編號E02D33/00GK1600998SQ0312545
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月26日 優(yōu)先權日2003年9月26日
發(fā)明者郭愛國, 孔令偉 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所