[发明专利]一种可控制土体温度的模型桩试验仪及其试验方法

说明书

本发明涉及一种可控制土体温度的模型桩试验仪及其试验方法，包括：底部板、外圈侧板、内圈侧板、侧板温控管组件、顶盖、桩模型；在外圈侧板、内圈侧板之间圆环形空隙中设置侧板温控管组件，所述侧板温控管组件包括：自上而下平行设置的多个环状的侧板温控管；在圆环形空隙中的各层侧板温控管之间还设置有绝热板；每个侧板温控管的外侧均连接有独立的进液管以及出液管，所述进液管以及出液管与循环液系统连接，通过循环液系统来调节各层侧板温控管中的循环液的温度。采用本发明的模型桩试验仪及其试验方法，能够模拟土体在不同温度变化路径下的情形，对上述情形下的桩土力学行为进行研究。

技术领域

本发明专利涉及岩土试验技术领域，特别涉及一种可控制土体温度的模型桩试验仪及其试验方法。

背景技术

现阶段，对于土体在温度作用下的表现成为了一个研究热点。

如：CN101430318A，将温度变化视为一种荷载，其公开了一种温控固结压力室系统。温控固结压力室的侧壁是由不锈钢制作的空腔式结构，压力室筒状电热板嵌入压力室侧壁内，压力室筒状电热板的电阻丝的两端与温度调控器连接。压力室电热偶安装在压力室顶盖上，其一端置于充满水的压力室内，输出端与温度调控器连接。试样排水管、孔隙水压力量测管、周围压力连接管均采用不锈钢材料制作，中间段为螺旋状结构，螺旋状结构置入温度恒定水容器中。从温度恒定水容器中引出的试样排水管与体变管连接，孔隙水压力量测管与孔隙水压力量测系统连接，周围压力连接管与稳压调压系统连接。它能够满足变化温度荷载作用下饱和土试样热固结试验的需要，能够用来准确测定饱和土试样的热固结变形量。

又如：CN109270109A公开了一种软黏土热固结实验模型装置，包括底座、顶盖、内圆桶和外圆桶，内圆桶套接在外圆桶内，内圆桶和外圆桶的上端设置顶盖、下端设置底座，底座和顶盖采用至少三根锚杆环绕所述外圆桶进行螺栓连接，内圆桶中设置有排水板，内圆桶外壁上缠绕有导电线，排水板中设置有铁棒，内圆桶内部上端设置有活塞，活塞的中央带有与排水板匹配的套槽，套槽顶端带有导线通孔，套槽套在排水板上并可做上下运动以压缩内圆桶中的土样，铁棒和导电线分别连接电源正负极，活塞的与内圆桶之间包围形成气压腔，底盖上开设有注气小孔，增压泵通过管道与注气小孔连接，并对气压腔充气以模拟堆载压力。该装置能够解决真空预压下漏气、真空度降低、热固结过程中沙井周围土体受热不均匀的问题。

再如：CN 106596297 A公开了一种能源桩桩-土界面力学行为特性试验设备及方法，包括框架、竖向压力加载系统、桩-土界面模拟系统、循环控温系统、注水排水系统以及数据采集系统。本发明的试验设备和方法通过循环控温系统调控混凝土空心圆柱的温度，真实模拟能源桩的热交换过程。采用注水排水系统，控制土样饱和程度、模拟饱和土样在不同温度条件下桩周土和桩-土界面法向应力孔隙水压力的变化过程。在混凝土空心圆柱外壁布置相关传感器，采集桩-土界面法向压力及温度数据。通过传力杆轴力传感器和位移传感器，采集桩-土界面的摩擦力和相对剪切变形。通过数据的采集和分析，为冷、热循环作用下桩-土界面的力学行为特征及其演化过程的研究提供试验数据。

CN 108981819 A公开一种试验能源桩温度和应力分布的系统及方法，包括模型单元，温度加载单元和测量单元；模型单元包括盛放有试验用土的土体箱和设置在试验用土中的能源桩；温度加载单元包括依次连通的水箱、水泵、温度循环控制机和换热管，换热管设置于能源桩内部，且换热管的两端均与温度循环控制机连通，温度循环控制机与水箱连通；测量单元包括均匀设置在试验用土中的若干个热电偶、若干个土压力计、若干个孔隙水压力计、设置在能源桩的外壁上的若干个应变片和设置在能源桩的桩帽上的位移计。本发明试验能源桩温度和应力分布的系统及方法能够准确测量出能源桩的温度和应力分布。

从上述的研究可知：温度因素中应该予以考虑的因素。

然而，现今的研究在以下方面还是空白：

1)土体在春夏秋冬等长时间温度循环下，这种差异对桩基的侧摩阻力以及承载力有何影响；