[实用新型]一种自反力式深孔岩基载荷试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程勘察领域，具体涉及一种自反力式深孔岩基载荷试验装置。

背景技术

现场岩基载荷试验能更直接准确地确定岩基的承载能力，对建筑桩基的设计起到指导作用。目前高层、超高层建筑的大量建设和对深层岩基的破坏机理的研究都对深层岩基载荷试验有着极大需求，而现有的设备和试验方法却无法满足实际要求，主要是因为现有的浅层载荷试验设备在做埋深较大的岩基载荷试验时设备安装困难，试验数据偏差较大，大多只适合浅层或人工挖孔条件下中使用；近年来多有提到的自平衡岩基载荷试验装置虽能满足深度方面的要求，但是其设备不能重复利用，成本过高，不符合实际应用要求。因此现有的岩基载荷装置在准确性和实用性上存在较大缺陷。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有岩基载荷装置存在的上述不足，提供一种自反力式深孔岩基载荷试验装置，不受地形、岩基埋深等因素的限制，在实际应用中安装拆卸便利，满足当前建筑市场对埋深较大、地形较复杂、测量精度要求高、实用性强的岩基载荷试验的需求。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种自反力式深孔岩基载荷试验装置，包括承压板、加荷系统、位移测量系统、数据采集系统以及液压支撑反力系统，所述加荷系统由荷载箱、液压泵、压力传感器组成，所述荷载箱设置于承压板上，荷载箱的顶部通过高压油管与安装在地表上的液压泵连接，所述压力传感器安装在高压油管上；所述位移测量系统由基准梁、基准桩、位移传感器、位移丝组成，所述基准梁通过基准桩安装在地表上，位移传感器安装在基准梁上，位移丝的两端连接承压板和位移传感器；所述数据采集系统分别与压力传感器和位移传感器连接（用于采集压力传感器和位移传感器的信号）；

所述液压支撑反力系统包括液压棒、支撑臂以及带齿的反力板，所述液压棒与连接液压泵、荷载箱的高压油管相连，液压棒下端为圆盘形，所述支撑臂设有若干组、围绕所述液压棒的下端均匀分布，各个支撑臂的一端与液压棒的下端铰接、另一端对应与一反力板相连，所述反力板呈圆弧形，当各个支撑臂未张开时，各个反力板闭合成圆桶状。

按上述方案，所述所述支撑臂设有6组、围绕所述液压棒呈60°夹角均匀分布。

本实用新型装置进行岩基载荷试验的方法，包括如下步骤：

1）钻孔至需做岩基载荷试验的岩层，在设计试验时，控制孔径、孔深，使入岩深度满足设计要求，清孔使孔底沉渣达到要求，并保证孔底平整；

2）利用钢丝绳将由液压支撑反力系统、荷载箱、承压板、位移丝及高压油管构成的下部结构吊放至孔底，下放过程中保持下部结构垂直、且位于孔中心，位移丝的下端与承压板连接，位移丝和高压油管的上端延伸至地表；

3）安装地表上部的液压泵、数据采集系统、压力传感器、位移传感器、基准梁、基准桩及高压油管等设备，液压泵与地表上部的高压油管连接，压力传感器安装在高压油管上，基准梁通过基准桩安装在地表上，位移传感器安装在基准梁上，数据采集系统分别与压力传感器和位移传感器连接；

4）将步骤2）所述的下部结构稍稍提起，使其悬空，开启液压泵，使液压棒伸张，液压棒带动支撑臂张开，根据压力传感器数据变化判断，当压力传感器检测的压力值突变时，反力板与入岩部分的孔壁接触，此时缓慢下放钢丝绳使承压板下放至孔底，通过液压泵对液压棒不断加压，使反力板上的齿与孔壁契合，反力板与孔壁嵌固；

5）将位移丝的上端与位移传感器连接（位移丝的两端分别与承压板、位移传感器连接），通过液压泵、荷载箱、承压板对孔底岩基施加荷载，然后分别通过压力传感器、位移传感器检测荷载箱的荷载以及承压板的位移（承压板的位移由位移丝传递到地表的位移传感器），数据采集系统同时采集荷载箱的荷载数据、位移传感器的位移数据，从而获得岩基在不同荷载条件下的位移变形数据，处理后获得荷载-位移（Q-S）关系曲线。

所述步骤4）中当液压棒受到液压泵的压力使得反力板对孔壁压力达到最大反力板对孔壁压力值P时关闭液压棒的液压阀，液压泵停止工作。

所述步骤5）中对孔底岩基施加荷载采用单循环加载方式，第一级加载取试验最大荷载值（试验最大荷载值依据有关规定进行预估）的1/5，此后每级为试验最大荷载值的1/10，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到荷载逐级递增至试验最大荷载值。

试验结束后，拆卸地表上部的设备，然后依次对荷载箱和液压棒卸荷，液压棒回缩会收起支撑臂，从而使反力板与孔壁脱离，然后通过钢丝绳将下部结构回收。