[实用新型]桩基模型试验中侧向土压力的实现装置

说明书

本实用新型提供了一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置。桩基模型试验中侧向土压力的实现装置包括模型桩、圆环加载板、加压设备、用于与加压设备配合施压的反力架、测力传感器、用于支护土坑及放置反力架的抗拔桩；抗拔桩设于土坑的周边，模型桩竖直置于土坑中，测力传感器设于模型桩的底部；在土体填满土坑后，圆环加载板以模型桩为中心，置于土体表面；圆环加载板的内半径大于或等于模型桩的高度；反力架设于抗拔桩上，加压设备设于模型桩的顶部及均匀地设于圆环加载板的顶面，且加压设备对应作用于反力架。本实用新型可以模拟出从桩顶到桩底随着深度逐渐增大侧向土压力也逐渐增大的实际侧向土压力。

技术领域

本实用新型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侧向土压力的实现装置。

背景技术

随着现代城市建设的快速发展，出现了很多高层及超高层建筑，这些建筑对地基承载力要求较高。桩基础作为一种主要的基础形式被广泛应用于基础工程中。而在桩基础工程中，桩基与桩周土的相互作用是研究桩基承载能力的关键。桩基模型试验在研究桩基受力性能和作用机理方面发挥着重要的作用。

不过在模型试验中，由于桩长按照相似比例进行缩小，导致模型试验中桩的侧向土压力与实际工程中桩的侧向土压力相差较大。为了模拟出实际侧向土压力，一般需要采用离心机。但是，离心机试验一方面成本高昂；另一方面，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。若无法模拟出实际侧向土压力，其试验结果则很难用来评价工程原型的实际力学行为和工程特性。

因此，研制一种可以实现模拟实际侧向土压力的装置，对于桩基模型试验的发展具有重要作用。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置，不需要借助于离心机，可以在桩基模型试验中实现实际侧向土压力。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置包括模型桩、圆环加载板、加压设备、用于与所述加压设备配合施压的反力架、测力传感器、用于支护土坑及放置所述反力架的抗拔桩；所述抗拔桩设于土坑的周边，所述模型桩竖直置于所述土坑中，所述测力传感器设于所述模型桩的底部；在土体填满土坑后，所述圆环加载板以所述模型桩为中心，置于土体表面；所述圆环加载板的内半径大于或等于所述模型桩的高度；所述反力架设于所述抗拔桩上，所述加压设备设于所述模型桩的顶部及均匀地设于所述圆环加载板的顶面，且所述加压设备对应作用于所述反力架。

优选的，所述圆环加载板由多个同心圆环依次套接组成，最内层圆环的内半径大于或等于所述模型桩的高度；可以根据实验需要实现的侧向土压力大小来确定圆环的个数。

优选的，所述土坑的半径为所述模型桩高度的2.5-3.5倍。所述模型桩的高度及半径依照模型试验相似比确定。

优选的，一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置还包括应变片，所述应变片设于所述模型桩侧面；可随时测量模型桩高度桩的轴力变化，计算出桩侧摩阻力和桩端支撑力。

优选的，一种桩基模型试验中侧向土压力的实现装置还包括用于弹性承载所述模型桩的弹簧板，所述弹簧板设于所述测力传感器的底部。设置弹簧板可以更真实地模拟桩端承载作用。所述土坑的深度为所述模型桩和所述弹簧板的高度之和。

优选的，所述抗拔桩的数目为6-12根。

优选的，所述反力架包括内环、与所述内环同心的外环和连接内环与外环的支撑杆；所述支撑杆相交形成中心点；相邻所述支撑杆形成的夹角相同。