[发明专利]室内模拟桩周土受力状态的桩侧摩阻力试验装置及方法

说明书

本发明涉及室内模拟桩周土受力状态的桩侧摩阻力试验装置及方法，属于基础工程及地基处理领域，装置包括桩土作用机构、压力室加荷机构及数据采集机构，本发明以恢复桩周土在地层当中的实际应力状态为目的，通过两套液压装置对桩周土同时施加上覆土压力及水平侧压力，在桩顶竖向加载情况下，测量任意深度某一土层桩侧摩阻力的室内试验装置及试验方法。测出桩侧摩阻力与桩身位移的关系曲线以分析桩侧摩阻力随桩身位移的发挥性能，准确得到任意深度土层的极限侧摩阻力值，解决现有工程实践设计中桩基侧摩阻力合理取值的问题，为桩基工程设计侧摩阻力取值提供重要参数依据。

技术领域

本发明涉及室内模拟桩周土受力状态的桩侧摩阻力试验装置及方法，属于基础工程及地基处理领域。

背景技术

随着摩擦桩及端承摩擦桩在建筑中的大量应用，对桩侧摩阻力取值的准确度要求也越来越高，如何准确评估桩基侧摩阻力已经成为桩基础设计的核心问题之一，同时对桩侧摩阻力的作用机理及发挥性状的研究，也具有重要的工程理论分析及实际应用价值。

目前桩基侧摩阻力设计规范中，通常根据土层密实及坚硬程度给出单桩极限侧摩阻力经验值，给出的侧摩阻力值一般为固定值，尚未考虑埋深对土层侧摩阻力的影响，导致估值较低偏于保守造成浪费或估值较高存在安全隐患。虽然工程中，桩施工后一般需要进行现场静载试验来确定桩的承载力，但由于其在设计及施工完成后，以验证为主，对侧摩阻力设计的指导作用较小，并且需要消耗大量的人力物力。室内试验由于其费用低，并且能在设计之初估算桩的侧摩阻力，对桩基设计具有较好的指导作用。综上所述，在复杂多变的工程实际中，亟需一种室内能够综合考虑桩周土层埋深的侧摩阻力测试装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种室内模拟桩周土受力状态的桩侧摩阻力试验装置及方法，从而实现室内模拟任意深度桩周土受力状态的桩侧摩阻力。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：室内模拟桩周土受力状态的桩侧摩阻力试验装置，其特征在于，包括：桩土作用机构、压力室加荷机构及数据采集机构，

其中桩土作用机构包括底座、立柱、试验底板、桩垫块、试验桩、桩周土试样、测量顶块和横梁，所述立柱设置于底座上，立柱与底座呈垂直设置，立柱的下部悬固有试验底板，试验底板呈水平设置，试验底板的上表面中央位置设置有圆形凸台；所述桩垫块通过位于试验底板中心的贯穿孔装配在试验底板上，桩垫块的顶面与试验底板的圆形凸台顶面齐平，桩垫块上部设置有试验桩；所述试验桩环周设置有桩周土试样，桩周土试样的外壁与试验底板的圆形凸台环周对齐，试验桩上部设置有与其同轴设置的测量顶块，且测量顶块设置在中空圆柱形凸起内部；所述横梁设置在立柱上部，横梁与立柱呈垂直设置；

其中压力室加荷机构包括压力室顶盖、压力室侧壁、试样顶板、第一液压管、侧向液压泵、第二液压管、竖向液压泵、第一溢流阀及第二溢流阀，所述压力室顶盖与试验底板呈平行设置，压力室顶盖通过压力室螺栓与底座紧固连接；所述压力室侧壁的底部通过底板U型橡胶卡槽与试验底板相连接，压力室侧壁的顶部通过顶盖U型橡胶卡槽与压力室顶盖相连接；所述试样顶板置于桩周土试样顶部，试样顶板呈水平布置，试样顶板的外边缘与压力室侧壁紧密贴合，且在试样顶板的底部边缘处设置有第二液压密封圈，试样顶板、桩周土试样及压力室侧壁所围成的封闭空间为侧向压力室，试样顶板的上表面中心有中空圆柱形凸起，该中空圆柱形凸起穿过压力室顶盖延伸至其外部，并在压力室顶盖的底部与中空圆柱形凸起接触处设置有第一液压密封圈，试样顶板、压力室侧壁及压力室顶盖所围成的封闭空间为竖向压力室；所述侧向液压泵设置在底座上，侧向液压泵通过第一液压管与侧向压力室内部连通；所述竖向液压泵通过第二液压管与竖向压力室内部连通；所述第一溢流阀的下部固定在试样顶板上并穿过试样顶板与侧向压力室连通，第一溢流阀的上部穿过压力室顶盖与外部管路连接；所述第二溢流阀通过过孔固定在压力室顶盖上，第二溢流阀的上部与外部管路连接，第二溢流阀的下部与竖向压力室连通；