[发明专利]一种桩土接触面剪切力学特性试验方法

权利要求书

1.一种桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、装置桩试样和土试样：先将桩试样(5)装入膜筒(3.1)中，再将土试样(6)填筑到膜筒中，并根据实际工程压实土试样；

步骤S2、安装压力装置：竖向加载装置(2.1)设置在支撑装置上，用于向桩试样施加竖向压力；

步骤S3、对桩土施加水平推力：在膜筒的外侧向其中轴线方向施加从上到下线性递增的多层水平推力，以对所述膜筒内的土试样进行挤压；

步骤S4、桩土接触面剪切试验：启动竖向加载装置对桩试样施加竖向压力，并记录试验数据；

步骤S5、桩土接触面剪切力计算：根据获取的试验数据计算桩土接触面剪切应力J_G＝J_S×L_G/L_T，J_S为试验获取的剪应力，L_G为桩试样的长度，L_T为顶层推力弹簧与底层推力弹簧的间距；

所述步骤S3中，采用套设在膜筒上的推力装置(4)对桩土施加水平推力，所述推力装置包括推力筒组、多个推力组件和防护筒(4.5)；所述推力筒组包括可径向收缩的多个推力筒(4.1)，多个推力筒沿其轴向叠加；多个所述推力组件均布在推力筒组的外周侧，每个推力组件均包括一竖向布置的推板(4.2)、水平状布置且可伸缩的多根推力杆(4.3)和多个推力弹簧(4.4)，多根推力杆(4.3)在同一竖直面内沿上下方向布置，多根推力杆的外端均与推板相连，多根推力杆的内端与多个推力筒一一相连，每根推力杆上套设有一所述推力弹簧；所述防护筒套设在推力筒组的外周壁上，防护筒的侧壁上开设有多个侧孔(4.5a)；

所述推力筒(4.1)为双层筒体结构，内层筒体与外层筒体同轴套装，所述内层筒体由沿其周向均匀间隔设置的多片弧形钢片(4.1a)围成，所述外层筒体由沿其周向均匀间隔设置的多块弧形钢板(4.1b)围成，两相邻弧形钢板的间隔缝与两相邻弧形钢片的间隔缝内外错开设置，且每一块弧形钢板均与位于其内侧的两片弧形钢片能在所述推力筒的周向上水平滑动配合。

2.根据权利要求1所述的桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，将土试样质量3～5等份分次加入所述膜筒内并达到相应层所要求的高度制成空心土试样。

3.根据权利要求1所述的桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，桩试样的顶端通过传力杆(2.2)与竖向加载装置相连，桩试样与传力杆之间夹设有压力传感器(2.3)和位移传感器(2.4)。

4.根据权利要求1所述的桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，所述步骤S3中，当顶层推力和底层推力对土试样产生的压强与实际工程中要测量桩段的上截面和下截面处压强分别相等时，维持各层水平推力不变；所述步骤S4中，当剪应力与剪切位移关系曲线出现平台或者剪切距离大于20mm时停止剪切，剪切速率为0.02～0.03mm/s。

5.根据权利要求1所述的桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，试验时，向膜筒的中轴线方向压缩推力弹簧(4.4)，所述推力弹簧通过推力筒(4.1)对膜筒施加多个水平推力；当顶层推力筒对土试样产生的压强与实际工程中需测量桩段上截面处压强相等，底层推力筒对土试样产生的压强与实际工程中要测量桩段上截面处压强相等时，停止压缩推力弹簧。

6.根据权利要求5所述的桩土接触面剪切力学特性试验方法，其特征在于，套设在同一层推力杆上的推力弹簧的自由长度相等，且从上至下每层推力杆上的推力弹簧的弹性系数线性递增；向所述膜筒的中轴线方向调整各推板的位置使得推力杆的长度缩短，套设在推力杆上的推力弹簧被压缩相同的压缩量，推力装置产生从上至下线性增大的多个水平推力通过相应的推力筒对膜筒内的土试样进行挤压。