[实用新型]一种模拟由地面堆载引起桩负摩阻力中性点变化的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟由地面堆载引起桩负摩阻力中性点变化的试验装置，该装置包括圆柱形模型箱、地面加载系统和图像采集系统。圆柱形模型箱由圆形底座和圆柱形透明玻璃侧壁组成；模型箱内部填筑透明土，模型试验桩上沿深度做若干记号，在不同深度的透明土层内对称布置有色砂砾，并且在透明模型箱外标注上高度。透明土上放置加载板，通过电液伺服加载系统进行加载。图像采集系统采集试验过程中的有色砂砾和模型试验桩的图像。本实用新型装置结构合理，操作简单，可直接观测到桩和土的位移，对于研究由地面堆载引起桩负摩阻力中性点变化提供了一种有效的手段。

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，尤其涉及一种模拟由地面堆载引起桩负摩阻力中性点变化的试验装置。

背景技术

桩基负摩阻力广泛存在于桩基础中，近年来软土地区由于桩基因负摩阻力而受损的事故不少，所以桩的负摩阻力已经成为桩基础研究中的热点问题之一。土的固结沉降和和地面堆载会使得桩基础周边的土体沉降，当其桩周土体的沉降大于桩的沉降时，就会产生负摩阻力。桩侧负摩阻力和正摩阻力的转换点，即桩-土相对位移为0处，就是桩的中性点位置。对桩的负摩阻力的分析和计算是桩基础设计中的很关键的环节，而中性点的深度和位置则是确定桩负摩阻力大小的重要参数。

人工合成透明土材料的发展使得透明土在岩土工程试验领域也广泛应用。人工合成透明土由透明土颗粒和具有相应折射率的孔隙流体组成，光线在其中没有发生折射就可以穿过，所以是透明的。许多学者和科研人员将混合油或者溴化钙溶液作为孔隙液体，将融熔石英，硅胶等材料作为土颗粒，配制出了透明度高，且物理性质砂土非常接近的“透明土”。这就为观测土体内部变形或者渗流的可视化观测创造了条件。

现有桩基础规范中给出的确定桩中性点位置用的经验方法在许多实际工程中偏差较大；对于桩周土和桩在受到堆载等影响时的位移场研究较少；常规的研究桩负摩阻力的试验对于中性点位置的确定多采用插入式测试方法，但是土压力计和轴力计等带来的误差不可控制，且无法直接得到在桩与土的整体变形和沉降规律，不够清晰与直观。因此开展相应的对于桩受负摩阻力时的中性点位置的试验就具有十分重要的意义。

发明内容

为了修正已给规范中对于中性点位置确定的经验方法，克服常规试验不够直观、插入式测试方法误差不可控等缺陷，本实用新型提供一种可用于模拟地面堆载情况下桩负摩阻力中性点变化的试验装置，该装置可控制荷载大小、地面沉降量、地面沉降速率，土层渗透性，通过有色砂砾和桩侧标记得到桩周土不同深度的沉降和桩-土相对位移以确定中性点位置变化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟由地面堆载引起桩负摩阻力中性点变化的试验装置，该装置包括圆柱形模型箱、地面加载系统和图像采集系统；所述圆柱形模型箱包括圆形底座和固定在圆形底座上的圆柱形透明玻璃侧壁；所述圆柱形透明玻璃侧壁底部设有排水孔；所述圆柱形模型箱内填筑透明土，在透明土的不同深度埋设对称布置的有色砂砾，圆柱形模型箱的正中间设置插入透明土的模型试验桩；所述地面加载系统包括支架、反力梁、分配梁、电液伺服加载系统以及覆盖在透明土上的加载板，所述加载板中心开有与模型试验桩尺寸匹配的通孔；所述反力梁水平固定在支架上；所述电液伺服加载系统上抵反力梁，下接分配梁，将力传递给分配梁；所述分配梁下抵加载板，将力传递给加载板，模拟堆载；所述图像采集系统采集模型试验桩和有色砂砾在堆载情况下的位移变化图像。

进一步地，所述模型试验桩由有机PC管制成；所述透明土由石英砂和混合油配置而成

进一步地，所述反力梁通过螺栓固定在支架上，能够通过螺栓调节高度。

进一步地，所述排水孔配设有不同渗透系数的活塞，以改变其排水条件。

进一步地，所述图像采集系统包括至少两台布置在圆柱形模型箱外侧的高清数码摄像机。

本实用新型的有益效果是：