[发明专利]一种倾斜基岩桩基破坏模式与承载性能室内模拟装置及其方法

说明书

本发明公开了一种倾斜基岩桩基破坏模式与承载性能室内模拟装置及其方法，涉及岩体力学嵌岩桩技术。本装置的结构包括模型箱、模型桩、第一丝杠和第一伺服电机、第二丝杠和第二伺服电机；所述模型箱内具有倾斜基岩模型，模型桩竖直插于基岩模型中，两个伺服电机分别对模型桩进行水平加载和竖直加载；模型箱底部是一个旋转机，可以调控角度。本发明不仅可以模拟嵌岩桩在倾斜岩层中的端承特性来得到承载力随桩端位移变化的规律和计算出桩端承载力，而且通过研究水平向与竖向加载情况下模拟嵌岩桩在倾斜基岩下的破坏模式和岩层的破坏形式，能够很好地为嵌岩抗滑桩在滑坡治理中提供更好的应用价值。

技术领域

本发明涉及土木工程边坡以及桩体加固技术领域，尤其涉及一种倾斜基岩下桩的破坏模式与承载性能室内模拟装置及其方法，其可用于边坡抗滑桩、矿山、隧道、基坑、海底边坡等工程建设。

背景技术

在基坑围护、边坡加固等工程中，为了防止边坡发生滑移，产生剪切破坏，在进行后期工序之前，需要对桩土体进行加固处理，以便增强岩土体结构的稳定性。桩端嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩，不论岩体的风化程度如何，只要桩端嵌入岩体中均可称为嵌岩桩，嵌入不同特性岩体中的嵌岩桩其特性的差异是由岩体特性的差异所引起的，特别是在很多边坡工程中研究倾斜基岩下桩和岩层的破坏现象非常少。

公开号为104977201A的中国专利公开了一种固定侧限嵌岩桩试验装置及其方法。该装置的结构是：自下而上，下盖板、下密封圈、压力室、上密封圈和上盖板依次连接组成主体结构；密封螺帽旋进注浆排气孔，螺杆穿过穿孔，拧螺杆螺帽使螺杆旋进下盖板的螺纹孔内；岩样放置在压力室内，在岩样的钻孔内嵌入PVC-U管，模型桩通过中心导向管插入PVC-U管，拧开注浆排气孔浇筑水泥浆。本发明可以模拟嵌岩桩在岩石中的端承特性，运用固定侧限的作用模拟嵌岩桩在实际岩层里的围压条件，得到承载力随桩端位移变化的规律，计算出桩端承载力。但是此装置没有模拟水平向荷载对桩加载的破坏现象，也无法模拟出不同角度的倾斜基岩下桩的承载特性和岩层的破坏模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倾斜基岩桩基破坏模式与承载性能室内模拟装置及其方法，以研究在水平向与竖向加载的嵌岩桩在受载过程中的破坏形式与承载性能，为嵌岩桩和岩层破坏形式及承载机制的研究提供一种简便快捷的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种倾斜基岩桩基破坏模式与承载性能室内模拟装置，包括模型箱、反力架、模型桩、第一丝杠和第一伺服电机、第二丝杠和第二伺服电机；所述反力架位于模型箱上方，下端与模型箱的侧壁螺纹连接；所述模型箱内具有倾斜基岩模型岩样；模型箱中，与所述倾斜基岩模型岩样斜坡相对的侧壁固定有竖直方向的滑轨，第一伺服电机安装在所述滑轨上，第一伺服电机的输出轴与所述第一丝杠相连。模型桩竖直插于基岩模型岩样中，上部套有一套环，套环与第一丝杠末端相连。第二伺服电机安装在反力架上，且位于所述模型桩正上方，第二丝杠一端与第二伺服电机的输出轴相连，另一端穿过模型箱的上盖板，与模型桩顶端相对。

进一步地，还包括设置在模型桩顶端的第一压力传感器和设置在套环内侧壁的第二压力传感器，第一压力传感器采集第二丝杠对于模型桩的作用力，第二压力传感器采集套环对于模型桩的侧向作用力。

进一步地，模型箱的上盖板开有注气孔，且所述模型箱内设置有气压计。

一种倾斜基岩桩基破坏模式与承载性能室内模拟方法，该方法基于权利要求1所述的模拟装置实现。通过第二伺服电机和第二丝杠模拟竖直加载，通过套环、第一丝杠以及第一伺服电机模拟水平加载。

本发明通过研究不同基岩情况下的嵌岩桩在受载过程中的破坏形式与承载性能，并将室内模型试验的结果与数值模拟结果进行对比，能够很好地为嵌岩桩破坏形式以及承载机理的研究提供一种简便快捷的方法。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2是模型箱整体示意图。