[实用新型]一种可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置

权利要求书

1.一种可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：包括机架、围压室、桩体、限位装置、加载系统、水围压控制系统、传感器系统、数据采集及控制系统；桩体（22）插入围压室中，与装于围压室内的土样形成桩土界面，限位装置用于限制桩体旋转，加载系统包括液压系统、蜗杆（23）及伺服电机（24），液压系统用于向土体施加竖向应力，蜗杆（23）上端旋入桩体内，下端与伺服电机（24）相连由伺服电机驱动蜗杆完成对桩体静动加载控制，水围压控制系统用于控制围压室的围压以调整土体的应力状态，传感器系统用于检测装置中的待测数据，并传输至数据采集及控制系统中，数据采集及控制系统用于控制加载系统、液压系统及水围压控制系统。

2.根据权利要求1所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的围压室包括筒状外壁（9）、围压室底板（8）、环状的围压室上盖（11）、橡胶膜（10）；筒状外壁（9）固定于围压室底板（8）上，围压室上盖设于筒状外壁顶部开口处，桩体（22）贯穿底板中部插入围压室上盖（11）中，桩体与围压室上盖之间、围压室上盖与筒状外壁之间、桩体与围压室底板之间均通过橡胶圈密封，在围压室上盖下表面和底板上表面各固定有一个橡胶膜固定环（26），橡胶膜（10）上下端分别通过橡胶圈固定于橡胶膜固定环（26）内，橡胶膜与桩体之间用于安装待测土体，橡胶膜与筒状外壁之间形成围压空间；

所述的水围压控制系统包括开在围压空间底板上的围压水孔、开在待测土体空间底板上的反压孔、及水压力控制器（3）；围压水孔通过管道与水压力控制器相连用于向围压空间内注水或排水以控制围压空间内的水压，反压孔通过流量计与水压力控制器相连用于测量排水条件下土体的体变。

3.根据权利要求2所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的液压系统包括液压加载控制装置（2）、及与液压加载控制装置通过油管连接的油缸（20）；油缸（20）的活塞杆通过传力杆（15）与围压室上盖（11）固连。

4.根据权利要求1所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的桩体（22）采用拼接桩体，包括一节桩或首尾相连的多节桩，每节桩包括沿纵向剖面拼合的两片对称桩片，桩片内壁开有螺纹（33）和用于与限位装置相配合的竖向凹槽（28），两片桩片拼合后的桩内壁形成可与蜗杆相匹配的连续螺纹，每节桩上端有外螺纹（29），下端有内螺纹（30），用于与下一节桩上端外螺纹配合连接。

5.根据权利要求4所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的限位装置包括连接杆（17）、限位板（14），连接杆（17）固定于机架上，限位板（14）上端于连接杆（17）相连，另一端插入桩体竖向凹槽（28）内。

6.根据权利要求5所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的限位板（14）侧边嵌有转珠或轴承（31）以减小与竖向凹槽（28）的摩擦。

7.根据权利要求4所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的两片桩片拼合连接时在接触位置设置橡胶隔水条（27）。

8.根据权利要求1所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的传感器系统包括孔压传感器（7）、位移传感器（12）、压电式轴力传感器（32）；孔压传感器（7）用于测量土体内部的孔压响应，位移传感器（12）设于围压室上盖（11）上方用于测量土体的竖向位移，压电式轴力传感器（32）设于围压室底部用于测量桩体竖向运动时桩土界面的力学响应，扭矩传感器（21）用于测量桩体的扭矩，轴力传感器及扭矩传感器均设于传动轴（18）上。

9.根据权利要求8所述的可控制围压用于模拟闭口桩安装过程的实验装置，其特征在于：所述的围压室设置于机架上，围压室底部由四根立柱支撑，在每根立柱上均装有压电式轴力传感器（32）。