[发明专利]一种管桩-水泥土接触面制样装置以及接触面摩擦特性研究剪切试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种管桩-水泥土接触面制样装置，其特征在于：包括管桩模具(1)和接触面制样模具(2)；

所述的管桩模具(1)由圆形模具(1-1)和底板(1-2)组成；所述圆形模具(1-1)由两块半圆铝合金板(1-1-1)经螺栓(1-1-2)连接组合而成；所述底板(1-2)中心处设有一个圆形凹槽(1-2-1)，用于圆形模具(1-1)的嵌入；所述圆形凹槽(1-2-1)直径与圆形模具(1-1)直径相同；所述的管桩模具(1)内浇筑有混凝土，用于制作模型管桩(1-3)；

所述的接触面制样模具(2)由大直径圆形模具(2-1)和底板(2-2)组成；所述的大直径圆形模具(2-1)由两块大直径半圆铝合金板(2-1-1)经螺栓(2-1-2)连接组合而成；所述的底板(2-2)中心处也设有一个圆形凹槽(2-2-1)，所述圆形凹槽(2-2-1)直径与模型管桩(1-3)的直径一致，用于放置模型管桩(1-3)；所述底板(2-2)上还设有一个凹状圆环(2-2-2)，所述的凹状圆环(2-2-2)的圆心与圆形凹槽(2-2-1)的圆心重合，且其直径和厚度与大直径圆形模具(2-1)的直径和厚度相同，用于大直径圆形模具(2-1)的嵌入；所述的模型管桩(1-3)与大直径圆形模具(2-1)之间形成预留空间(2-3)，预留空间(2-3)内浇筑有搅拌均匀的水泥土试样(2-4)，用于制作模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)。

2.根据权利要求1所述的管桩-水泥土接触面制样装置，其特征在于，所述的大直径圆形模具(2-1)与模型管桩(1-3)的直径之比不小于2。

3.根据权利要求1所述的管桩-水泥土接触面制样装置，其特征在于，所述的水泥土试样(2-4)的含水率超过土体液限含水量。

4.一种管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置，其特征在于：包括圆形模型箱(3)、模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)、反力梁(4)和加载电机(5)，所述的模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)采用如权利要求1-3任一项所述的装置制得；所述的圆形模型箱(3)由模型箱底座(3-1)和焊于底座上的圆筒状模型箱框架(3-2)组成；所述模型箱底座(3-1)由底板(3-1-1)和支座(3-1-2)组成，底板(3-1-1)直接焊接在支座(3-1-2)上；所述底板(3-1-1)中心处设有一个圆孔(3-1-3)，所述圆孔(3-1-3)与模型管桩(1-3)的直径相同；

所述圆形模型箱(3)中心处放置有模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)，且模型管桩(1-3)的下端位于圆孔(3-1-3)中；所述圆形模型箱(3)内部填筑有砂土层(3-3)；所述砂土层(3-3)底部设有一层土工布(3-6)；在底板上固定有若干竖直的刚性管(3-4)，所述刚性管(3-4)上设有若干土压力传感器(3-5)；

所述加载电机(5)位于模型管桩(1-3)上方并固定在反力梁(4)上；所述的反力梁(4)通过2根工字钢(4-1)焊接在模型箱底座(3-1)上。

5.根据权利要求4所述的管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置，其特征在于，所述圆形模型箱(3)的直径与大直径圆形模具(2-1)直径之比不小于10。

6.根据权利要求4所述的管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置，其特征在于，所述刚性管(3-4)绕模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)均匀分布。

7.根据权利要求4所述的管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置，其特征在于，所述的加载电机的极限加载值为100kN，行程为50mm。

8.根据权利要求4所述的管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置，其特征在于，所述的加载电机的加载速率范围为0.1-5mm/min。

9.采用如权利要求4-8任一项所述的管桩-水泥土接触面摩擦特性研究剪切试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，制作模型管桩(1-3)，将圆形模具(1-1)嵌入到底板(1-2)中心的圆形凹槽(1-2-1)中，然后将搅拌均匀的混凝土放入到圆形模具(1-1)内，然后将管桩模具(1)放到振动台上振动5分钟，混凝土养护28-60天后将模型管桩(1-3)从管桩模具(1)中取出；

然后，将模型管桩(1-3)放入底板(2-2)中心处的圆形凹槽(2-2-1)中，并将大直径圆形模具(2-1)嵌入凹状圆环(2-2-2)中，然后在模型管桩(1-3)与大直径圆形模具(2-1)之间的空间内(2-3)倒入搅拌均匀的水泥土试样(2-4)，水泥土养护28-90天后将模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)从接触面制样模具(2)中取出；将模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)放入到圆形模型箱(3)中心处，且模型管桩(1-3)下端位于圆形模型箱底板中心的圆孔(3-1-3)中，水泥土试样(2-4)的底部位于底板(3-1-1)上；在底板(3-1-1)上铺设一层土工布(3-6)；然后在底板(3-1-1)上安装若干竖直的刚性管(3-4)，在刚性管(3-4)上安装若干土压力传感器(3-5)，使所述的刚性管(3-4)绕模型管桩-水泥土接触面试样(2-5)均匀分布；然后在圆形模型箱3的圆筒状模型箱框架(3-2)与管桩-水泥土接触面(2-5)之间的空间内填筑砂土层(3-3)；通过加载电机(5)对模型管桩(1-3)进行加载。