[发明专利]渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：其包括试验箱、模型桩、水循环系统、加载系统和测试系统；所述的试验箱内设有试验用土，试验箱的侧壁位于上部开口位置设有试验箱进水口和试验箱出水口，底部设有底部出水口；所述的模型桩插入中试验用土中；所述的水循环系统包括水箱，水箱底部与试验箱底部等高且通过底部水管与底部出水口连通；所述的加载系统包括定滑轮、拉索、托盘和砝码，拉索一端与模型桩连接，另一端与托盘连接，且拉索的中间位置滑动连接于定滑轮上，砝码放置在托盘上；所述的测试系统包括拉力传感器和百分表，拉力传感器连接在拉索上，百分表放在模型桩顶端；当水箱内注水高度高于试验用土高度，测量向上渗流条件下的抗拔桩的极限抗拔承载力；当水箱内注水高度低于试验用土高度，测量向下渗流条件下的抗拔桩的极限抗拔承载力。

2.根据权利要求1所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：所述的试验用土分上下两层，下层为卵石层，上层为中砂层，卵石层和中砂层之间设置土工布，所述的模型桩插入中砂层中。

3.根据权利要求1所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：所述的测试系统包括测压管，测压管与底部出水口连接，测压管用于测量水位是否稳定。

4.根据权利要求1所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：所述的底部水管的两端均设有第一控制阀门。

5.根据权利要求1所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：所述的水箱的顶部设有水箱进水口，水箱的侧壁上设有若干水箱出水口，水箱出水口在高度方向上等间距间隔布置，且每个水箱出水口分别对应安装一个第二控制阀门。

6.根据权利要求1所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置，其特征在于：所述的试验箱设置在一钢架内部，所述的定滑轮固定在钢架的顶面。

7.一种基于权利要求1～6中任意一项所述的渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置的试验方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)组装试验箱和水循环系统，安装加载系统和测试系统；

2)将模型桩放入试验箱的中心位置，并向测验箱内铺设试验用土，并向试验用土内注水使试验用土处于饱和状态；

3)设定本次试验的水头差值，关闭所有第一控制阀门和第二控制阀门，根据本次试验水头差值，向水箱内注水至相应高度；

4)用拉索拉住模型桩，对百分表进行调零；

5)打开底部水管两端的第一控制阀门，等待水位稳定观察百分表度数；

6)在托盘上分级加载砝码，依次记录百分表上相应的数据，进行数据分析；

7)改变水头差值，重复步骤2)～6)，分析不同水头差下抗拔桩的极限抗拔承载力。

8.根据权利要求7所述的基于渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置的试验方法，其特征在于：所述步骤2)向测验箱内铺设试验用土的方法包括：

2.1)在试验箱底层铺设一层厚度为9cm的卵石层；

2.2)在卵石层上铺设一层厚度为1cm的土工布；

2.3)在土工布上进行分成铺设砂土层，每层厚度为5cm并注水淹没土体；

2.4)重复步骤2.3)，反复铺设砂土层至设计高度；

2.5)将试验箱内的试验用土静置24小时，形成饱和砂土层。

9.根据权利要求7所述的基于渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置的试验方法，其特征在于：当步骤3)中水箱内注水高度高于试验用土高度，测量向上渗流条件下的抗拔桩的极限抗拔承载力，步骤4)～6)的测试过程中，打开相应高度的第二控制阀门，并持续从水箱进水口注水，水通过底部水管进入试验箱内并在试验箱内形成向上的渗流，水最终从试验箱出水口溢出。

10.根据权利要求7所述的基于渗流条件下抗拔桩的极限抗拔承载力试验装置的试验方法，其特征在于：当步骤3)中水箱内注水高度低于试验用土高度，测量向下渗流条件下的抗拔桩的极限抗拔承载力，步骤4)～6)的测试过程中，打开相应高度的第二控制阀门，持续从试验箱进水口注水，水通过底部水管进入水箱内，在试验箱内形成向下的渗流，水最终从水箱出水口处溢出。