[发明专利]螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定装置

说明书

本发明公开了螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定装置，底台上放置剪切盒，试件限位卡固于剪切盒内，剪切盒一端外侧壁连接水平加载器，试件外周上方接有土箱环，土箱环与框柱固定连接，顶梁板下方设有横梁板，横梁板上表面通过弹簧与顶梁板连接，横梁板两端活动连接在框柱上部内侧开设的滑槽内，土箱环四角上方对应位置的横梁板下表面分别连接有竖向加载器，其中一个竖向加载器座端固接在横梁板上，另三个座端活动连接在横梁板上，竖向加载器伸缩杆前端为球体，活动卡接于压土块上表面设有的球座内，土箱环内腔底部四角分别设有压应力传感器，各压应力传感器分别通过控制器与其上方对应的竖向加载器信号连接。本发明真实模型螺杆桩圆周面不同点受力情况，检测出的剪切强度数据精确。

技术领域

本发明涉及土木工程检测领域，更具体地说，它涉及螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定装置。

背景技术

螺杆桩是土木工程领域研发的新桩型，其与岩土接触面剪切强度指标（粘聚力、摩擦角）主要通过室内螺杆模型桩与岩土的直剪试验来确定，即以螺杆模型桩圆周面展开成平面形状作为与岩土接触面制作试件（以下简称试件），在各种压应力状况下测定对应的90°方向在接触面处抗剪强度值，以压应力为横坐标，抗剪强度为纵坐标，展测定点数值且直线拟合，直线与横轴的夹角为摩擦角，与纵轴的交点为粘聚力。

目前可用于螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定的类似装置如中国专利授权公告号CN1188688C（发明名称：观测土与结构件接触面力学特性的循环加载剪切仪）与授权公告号 CN102798575B（发明名称：大型多功能冻土-结构接触面循环直剪仪及试验操作方法），该类装置存在以下不足：一、采用通过等刚度弹簧相同变形推动试验构件板对下部的岩土进行竖向加载，但因岩土是非均质体，在上部进行等刚度加载时，岩土的反力对试验构件板面呈非均匀分布，并不能很好地实现该类装置的试验构件板对岩土施加均布荷载目的，即计算岩土受到均布正压应力值并不准确。二、该类装置中岩土施装于试验盒内必须高出盒的上开口，否则试验构件板会压在试验盒上，使压力并非全部传递到岩土上，一方面毎次试验对岩土施加压力要控制溢出试验盒岩土的厚度，而各种岩土的压缩性不确定性就造成预控高出试验盒岩土的厚度不易控制，另一方面高出的岩土在上部压力与水平剪力作用下会崩散，使剪切面积难以确定。三、该类装置只能施加均布压应力，不能模拟桩侧面在岩土中受压应力从桩头至桩尾线性递增的特点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种解决上述问题的螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定装置，压土块与竖向加载器活动连接，各测点的压应力可调控，更真实模拟螺杆桩圆周面不同点受力情况，检测出的剪切强度数据精确；同时装置拆装调整，适合不同规格大小螺杆桩的测试。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

螺杆模型桩与岩土接触面剪切强度指标测定装置，包括底台、底台四角竖立的框柱、框柱顶面连接顶梁板，底台上放置剪切盒，硬质试件限位卡固于剪切盒内，试件上表面是螺杆桩圆周面展开成平面状，剪切盒一端外侧壁连接水平加载器，试件外周上方接有土箱环，土箱环与框柱固定连接，顶梁板下方设有横梁板，横梁板上表面通过弹簧与顶梁板连接，横梁板两端活动连接在框柱上部内侧开设的滑槽内，土箱环四角上方对应位置的横梁板下表面分别连接有竖向加载器，其中一个竖向加载器座端固接在横梁板上，另三个座端活动连接在横梁板上，四个竖向加载器伸缩杆前端为球体，活动卡接于压土块上表面设有的球座内，压土块正投影面与土箱环内腔吻合，土箱环内腔底部四角分别设有压应力传感器，各压应力传感器分别通过控制器与其上方对应的竖向加载器信号连接。

本发明进一步改进技术方案是，三个座端活动连接在横梁板上的竖向加载器通过基座与横梁板连接，基座设开口向下腔槽，腔槽正视侧视截面均呈T型，竖向加载器顶端活动卡在基座的腔槽内，基座腔槽顶壁或竖向加载器顶端面嵌装滚球，竖向加载器与基座滚动连接。调整竖向加载器加载，压土块倾斜，竖向加载器伸缩杆前端球体在球座内产生倾角，顶端在基座T型腔内移位，以适应变形；竖向加载器顶端与基座采用滚球接触，滚动移位，消除两者的摩擦力。