[发明专利]大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法

权利要求书

1.大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；

试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样（13），剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩（14）；

试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；

数据采集系统包括设置在剪切盒顶板（7）上竖向的位移计、剪切盒侧板（11）上横向的位移计、抗滑桩（14）迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩（14）桩顶横向和竖向的位移计。

2.根据权利要求1所述的大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

垂向压力系统自上而下依次为堆载平台（1）、工字钢梁（2）、承压钢板（3）、加压千斤顶（5）和竖向的传力板（6），该传力板（6）位于剪切盒顶板（7）上。

3.根据权利要求2所述的大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

承压钢板（3）设置有上下两层，两层承压钢板（3）之间设置有滚轴排（4）。

4.根据权利要求1所述的大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

水平剪切系统包括平推千斤顶（9）和横向的传力板（6），该传力板（6）位于剪切盒侧板（11）上。

5.根据权利要求1所述的大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

水平剪切系统一侧的反力系统为设置于基坑内壁的竖向的反力支座（10）。

6.根据权利要求1所述的大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

抗滑桩（14）在剪切盒一侧的土体内单排多根设置。

7.大型原位抗滑桩模型试验装置的试验方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：开挖基坑，并在基坑一侧的土体内安装经室内养护成型的抗滑桩（14）并养护成型，桩身迎土面和背土面各预置压力盒5个、应变片6个，桩顶设置横向和竖向的位移计；

步骤二：开挖基坑内选择未扰动且具有代表性的原位土样，制备成正方体的土体试样（13），并安装剪切盒；剪切盒顶板（7）上设置竖向的位移计，剪切盒侧板（11）上设置横向的位移计；

步骤三：安装垂向压力系统和水平剪切系统，水平剪切系统外侧的基坑侧壁安装反力系统；

步骤四：通过垂向压力系统对土体试样13施加竖向荷载300 kPa；

步骤五：通过水平剪切系统和反力系统对土体试样13施加水平推力，进行固结快剪试验；荷载施加时，竖向加载完成后开始施加剪切荷载，水平剪切荷载初级加载值为竖向荷载的10％，之后等量分级加载使土样剪切破坏，直至模型桩体破坏；

步骤六：记录抗滑桩（14）桩顶累积位移量、桩身最大土压力及最大弯矩变化；开展不同垂向压力条件下对比试验，计算土体抗剪强度及粘聚力c、内摩擦角φ值。