[发明专利]一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置，包括模型箱、模型桩、多块侧压传递板、多个加压设备和多个土压力传感器，所述模型桩、侧压传递板、加压设备和土压力传感器置于所述模型箱内；所述侧压传递板的一边与所述模型箱的侧壁活动连接，所述模型箱的相邻两个侧壁上的侧压传递板咬合相接，所述加压设备设在所述模型箱的侧壁与所在侧壁上的所述侧压传递板之间；所述模型桩置于所述侧压传递板围设的空间中，所述土压力传感器设于所述模型桩上。本发明不需要离心机，同样可以实现模型试验中实际侧向土压力场的模拟。

技术领域

本发明属于岩土工程中桩基模型试验技术领域，具体涉及一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置及其方法。

背景技术

桩基工程问题中，自重产生的应力场常对桩体结构及周围介质的变形、强度和稳定性起主导作用。而在考虑自重的相似材料模拟试验中，必须使模型试验与原型在材料强度、容重、几何尺寸、变性性质、应力状态等方面都相似，且各相似比之间要满足一定的约束条件，要同时满足这些相似条件很困难。为了得到特定的应力场，一般采用离心机试验的方法，但是在桩基模型试验中，为了真实反映实际的桩土相互作用、桩侧注浆效果等，模型试验的缩尺比例较小，使模型尺寸较大、重量较重，此时离心机的动力能力达不到试验的要求，而土体中的侧向土压力对于桩土之间的摩擦作用、桩土胶结面的形状具有重要影响，若无法得到实际应力场，这样的试验结果很难用来评价工程原型的实际力学行为和工程特性。

因此，研制一种不需要离心机，同样可以实现实际侧向土压力场的方法及装置，对于桩基模型试验的发展具有重要作用。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置及其方法，不需要离心机，同样可以实现实际侧向土压力场。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置，包括模型箱、模型桩、多块侧压传递板、多个加压设备和多个土压力传感器，所述模型桩、侧压传递板、加压设备和土压力传感器置于所述模型箱内；所述侧压传递板的一边与所述模型箱的侧壁活动连接，所述模型箱的相邻两个侧壁上的侧压传递板咬合相接，所述加压设备设在所述模型箱的侧壁与所在侧壁上的所述侧压传递板之间；所述模型桩置于所述侧压传递板围设的空间中，所述土压力传感器设于所述模型桩上。

具体地，所述加压设备为加压气囊。

进一步，所述侧压传递板包括一组对边，为咬合边，所述咬合边上交错设有多个卯眼和多个榫头，所述模型箱的相邻两个侧壁上的侧压传递板通过所述卯眼和榫头实现咬合。

具体地，所述侧压传递板的连接边通过合页与所述模型箱的侧壁活动连接。

具体地，自所述侧压传递板的连接边向其对边的方向上，所述咬合边的卯眼渐深。

进一步，相邻的加压气囊通过气管相互连通。

具体地，所述土压力传感器于所述模型桩的轴向上间隔设置。

具体地，所述土压力传感器于所述模型桩的同一横截面上等角度环绕设置。

一种桩基模型试验中实现侧向土压力的方法，步骤如下：

S1，在模型箱内，将侧压传递板敷贴在所述模型箱的侧壁上，所述侧压传递板的一边活动连接所述模型箱，所述模型箱的相邻两个侧壁上的侧压传递板咬合相接；

S2，在所述模型箱的侧壁与所在侧壁上的所述侧压传递板之间设置加压气囊；

S3，把模型桩吊入模型箱内；

S4，填土，并在所述模型桩上设置多个土压力传感器；