[发明专利]渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工试验技术领域的三轴模型试验仪器，具体是一种渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备。

背景技术

基坑开挖降水会导致坑底桩的受力特性受到影响，研究土体在渗流与复杂应力变化的耦合作用下桩土接触面相互作用机理有助于深入认识与评估坑底桩的性能和安全情况，并可指导实际工程。

目前在解决该方面问题的方法上主要有模型法、监测法和室内试验法。模型法需要建立土体渗流场和应力场模型，参数多，工作量大，且需要室内试验对其进行必要的验证才能得以使用。监测法成本过高不经济，室内试验能比较准确又直观地反应渗流对桩土界面特性的影响，操作简单，成本又低。对现有技术文献检索，尚未发现研究渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，提出一种渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备，以让人们能够更方便地研究土体在渗流与复杂应力耦合作用下的桩土接触面受力特性。

本发明的技术方案是：所述的渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备包括：

其内布置有桩土试样的三轴围压室，所述桩土试样具有桩体和土体的接触面，

对所述接触面切应力加载的竖向加卸荷平台，

对所述接触面法向应力加载的围压控制系统，

控制桩土试样内部渗流参数的渗流控制系统，

以及采集所述三轴仪围压室中桩土试样的变形数据的数据采集系统。

本发明在上述技术方案的基础上，还包括以下优选技术方案：

所述三轴围压室包括围压室底座、围压室上盖、有机玻璃筒、围压室拉杆、位移传感器固定架、围压进气孔、上排水孔、下排水孔、排气孔以及双套活塞，所述桩土试样布置在围压室底座上，双套活塞分别对应桩土试样的桩顶和土顶安置，且双套活塞与竖向加卸荷平台相连，围压进气孔与围压控制系统相连，上排水孔和下排水孔与渗流控制系统相连。

所述的竖向加卸荷平台包括双套活塞反力架和带变速器的单轴压力机，所述双套活塞反力架与双套活塞相连，单轴压力机布置在围压室底座下面以上抬三轴围压室。

所述围压控制系统包括空气压缩机、以及将该空气压缩机与所述三轴围压室上的围压进气孔气相连通的气管，且所述气管上安装有精密调压阀和精密压力表。

所述渗流控制系统包括恒压液压控制设备、以及将该恒压液压控制设备与所述三轴围压室上的上排水孔和下排水孔液相连通的气管。

所述数据采集系统包括土层位移传感器、桩土相对位移计、桩顶压力传感器和土顶压力传感器，其中土层位移传感器安装在所述三轴围压室的位移传感器固定架上，桩土相对位移计设于所述双套活塞反力架与围压室上盖之间，桩顶压力传感器和土顶压力传感器分别布置于对应的双套活塞反力架之上。

所述桩土试样由土样、模型桩乳胶膜、上透水石、下透水石、滤纸和上帽盖构成。

所述土层位移传感器包括位移传感器本体、无线发射盒、无线接收器以及计算机，所述位移传感器本体具有插入土样中的、用于探测土层变形情况的插针，所述无线发射盒与位移传感器本体信号连接以接受位移传感器本体探测的土层变形信息，所述无线接收器通过无线传输的方式接收无线发射盒内的土层变形信息，并将其接收到的土层变形传输给计算机，通过计算机上的采集软件将该信息显示出来。

本发明的优点是：(1)本设备可完成土体在复杂应力路径下桩土接触面相互作用的三轴试验，室内试验可重复性好；(2)本设备可考虑降水渗流的作用，更加符合工程实际。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍：

图1为本发明实施例的结构简图；

具体实施方式

图1示出了本发明这种渗流条件下桩土接触面三轴模型试验设备的一个具体实施例，该设备包括：

其内布置有桩土试样1的三轴围压室，所述桩土试样1具有桩体和土体的接触面，

对所述接触面切应力加载的竖向加卸荷平台(切应力即指顺着接触面方向的应力)，

对所述接触面法向应力加载的围压控制系统切应力(法向应力即指垂直于接触面方向的应力)，

控制桩土试样1内部渗流参数的渗流控制系统，

以及采集所述三轴仪围压室中桩土试样1的变形数据的数据采集系统。