[发明专利]桩基室内模型试验方法

说明书

本发明公开了桩基室内模型试验方法，属于岩土工程室内模型试验研究领域。本发明采用的技术方案是桩基室内模型试验方法，该方法通过多功能自平衡加载模型试验箱实现，该模型箱由反力加载系统和模型箱箱体两大系统组成。加载模式的转变十分方便，第一水平加载模式转变至第二水平加载模式仅须调整相应的螺母和加载模块的位置即可；水平加载模式转变为竖向加载模式仅须将反力架整体拆下并连接至箱体竖向连接件，然后调整各相应的螺母和加载模块的位置即可。本方法能够降低试验成本，加快试验进度，提高试验数据的可靠性。

技术领域

本发明属于岩土工程室内模型试验研究领域，主要用于桩基水平和竖向受力特性模型试验研究。

背景技术

桩基是实际工程中最常用的基础形式，室内模型试验是研究其承载力特性的重要手段，目前室内模型箱多采用分离加载方式，即将模型箱和反力装置分别锚固至地面，两者之间设置加载模块。

分离式加载模型箱有其局限性和不足：第(1)加载模块的位置调整不方便；第(2)一套反力装置只能用于一种加载方式(水平或竖向)；第(3)反力装置制作成本高；第(4)功能单一，操作不便。

发明内容

本发明方法中的模型箱在分离式加载模型箱的基础上加以改进，模型箱框架和反力装置采用型钢和标准件制作，安拆简单、操作方便，成本较低，能对多种实际岩土工程问题进行室内模型试验，主要解决了以下技术问题：(1)反力装置与模型箱框架直接连接，组成自平衡的反力系统，不需要额外设置反力装置。(2)加载方式(水平或竖直)转换方便。(3)加载装置构成独立的模块，位置调整方便(4)模型箱后挡板分离式设计，试验完成后方便清理模型材料。

因此，采用本发明方法中的模型箱进行桩基的室内试验研究时，将极大降低试验成本，加快试验进度，提高试验数据的可靠性。

本发明采用的技术方案是桩基室内模型试验方法，该方法通过多功能自平衡加载模型试验箱实现，该模型箱由反力加载系统和模型箱箱体两大系统组成，该模型箱箱体由型钢通过焊接和螺栓连接的方式组成。

反力加载系统包括双向液压千斤顶(1)、力传感器(2)、油路管(3)、螺杆(4)、反力梁(5)、高强度螺母(6)、垫片(7)、高强度螺杆(9)和高强度螺栓(14)；其中反力梁(5)分为竖向反力梁和水平向反力梁，模型箱箱体通过四根水平的高强螺杆(9)和高强螺母(6)分别与两根水平向反力梁连接，竖向反力梁支撑于两根水平向反力梁上，支撑处使用高强螺杆(9)和高强螺母(6)拧紧，高强螺杆(9)和高强螺母(6)之间设有垫片(7)；加载模块通过螺杆(4)和高强度螺母(6)固定至竖向反力梁(5)上；竖向反力梁和水平向反力梁上设有高强度螺栓(14)；双向液压千斤顶(1)安装在竖向反力梁的中间，双向液压千斤顶(1)的顶杆与模型箱箱体上的刚性加载板(8)相对应；双向液压千斤顶(1)与油路管(3)连接，双向液压千斤顶(1)上设有力传感器(2)；

模型箱箱体包括刚性加载板(8)、箱体水平连接件(10)、箱体竖向连接件(11)、箱体框架(12)、可拆卸加劲梁(13)、可拆卸后挡板(15)、不可拆卸侧挡板(16)和不可拆卸前挡板(17)；刚性加载板(8)设置在箱体框架(12)的前侧，箱体水平连接件(10)、箱体竖向连接件(11)与箱体框架(12)通过焊接连接，箱体框架(12)与挡板、可拆卸加劲梁(13)通过螺栓连接，箱体框架(12)与刚性加载板(8)无连接；可拆卸后挡板(15)、不可拆卸侧挡板(16)和不可拆卸前挡板(17)沿箱体框架(12)的后部、侧部和前部布设；

具体实施方法如下：

S1、从桩基的工程场地取土壤材料，使用指定孔径的筛子筛除土壤材料中过大粒径的土颗粒，得到满足模型试验要求的土壤材料；

S2、使用喷壶对过筛后的土壤材料均匀喷水，调配至指定含水量，覆盖、保湿，保证含水量均匀；

S3、按‘相似比例’选择模拟桩的钢管直径、壁厚和长度；