[发明专利]一种填土侧摩阻力模型试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，填土侧摩阻力模型试验装置包括桩基础、模型箱、模型桩和载荷装置，模型箱设于桩基础上方由桩基础支撑，桩基础由竖直设置支撑模型箱的筒体，以及填充于筒体内的原状岩土层构成，模型桩竖直设于模型箱内，其下端由原状岩土层支撑，其顶端设置逐级加载的载荷装置，模型桩与模型箱之间填充填土；模型桩为一圆柱管，管外表面粘贴砂粒，管内壁沿轴向布置若干层全桥连接的应变片，每层应变片由对称布置的若干个应变片组成；模型箱由若干个上下间隔层叠设置的模型环，以及可拆卸式设于各模型环之间用以限制各模型环之间不能相对位移的约束构成，模型环由环状体、承重环和挡土环构成，承重环为设于环状体内壁底部的水平环形结构，挡土环为设于承重环下方，且高度大于等于该模型环与下方模型环之间间隙高度的竖直环形结构；模型桩与模型箱之间填土内沿深度方向布置有若干个土压力盒和沉降量测点，其特征在于依次包括以下步骤：

1）填土和设桩：

架设好桩基础，逐层布置模型箱的模型环并在模型箱中填土，安置好模型桩，此时模型箱的各模型环位置固定，相互之间不能发生相对位移，逐层填土的过程中，同时布置好土压力盒及沉降量测点；

2）桩顶加载：

采用不同的加载方式，并设桩顶最大荷载为Pmax，试验时按不同的级别施加：

第一种加载方式：先不施加桩顶荷载，而使填土在重力作用下充分固结沉降，并在桩侧产生负摩阻力，待沉降完成后，再分级施加桩顶荷载：每级加载后，量测桩及土的变形和受力，稳定后，加下一级荷载，依此逐级加至最大荷载；

第二种加载方式：先施加桩顶荷载，待变形及受力稳定后，再使填土层在重力作用下产生固结沉降，直至稳定；然后，重新填土及安桩，改变桩顶荷载，重复上述过程；

步骤2）中土层固结沉降的实现方法：

在试验时，不需要土层沉降时，模型箱的各模型环间由约束限制，模型环不产生沉降；当需要产生土层沉降时，撤去模型箱的各模型环间约束，其重力传至填土，使填土发生沉降，并在桩侧产生负摩阻力；

3）量测：

按一定的时间间隔，量测桩顶沉降、土层沉降、桩身应变、填土压力，直至变形及应力稳定。

2.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：撤去模型箱的各模型环间约束时，自上而下逐层撤去。

3.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：桩顶荷载按以下级别施加：P=0、0.2Pmax、0.4Pmax、0.6Pmax、0.8Pmax、Pmax。

4.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：模型环的环状体为添加有钢砂的钢盒。

5.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：在填土的沉降测量点埋入有带引出线的钢板，引出线与百分表连接用以量测沉降。

6.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：模型桩顶端设置的载荷装置为加载平台，加载平台采用钢块或砝码分级加载。

7.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：桩基础的筒体内的原状岩土层为强风化或中风化的软岩。

8.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：模型桩管内壁沿轴向布置8～10层全桥连接的应变片，每层应变片由对称布置的4个应变片组成。

9.如权利要求1所述的填土侧摩阻力模型试验装置的试验方法，其特征在于：模型箱的填土中沿深度方向布置5～6个土压力盒和5～6个沉降量测点。