[发明专利]深水环境下浅层地基承载力测试装置及实施方法

权利要求书

1.一种深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，包括反力架、调平装置、加载装置和传感监测系统；所述反力架包括反力塔(10)、对称连接在反力塔(10)下端外周的多个载重梁(20)、以及设置在各载重梁(20)上的配重块(22)；所述反力塔(10)具有反力顶板(105)，反力塔(10)的下端面与所述反力顶板(105)之间形成有下端开放的容纳空间，所述调平装置和所述加载装置均设置在所述容纳空间内；调平装置包括安装在反力顶板(105)下的多个球支座(104)、设置在球支座(104)下的多个调平千斤顶(103)、设置在调平千斤顶(103)下的调平底板(102)；所述加载装置包括加载千斤顶(101)和基底载荷板(100)，所述加载千斤顶(101)倒置安装在所述调平底板(102)下，所述基底载荷板(100)连接在加载千斤顶(101)的下端；所述传感监测系统包括用于监测调平底板(102)倾角的倾角仪(2)、以及用于监测基底载荷板(100)位移的位移传感器(1)。

2.根据权利要求1所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述反力塔(10)的下端面呈正方形的框架结构，四个所述载重梁(20)分别铰接在所述框架的四条侧边上，载重梁(20)能够以铰接点为轴在水平的展开位置和抵靠反力塔(10)侧面的收拢位置之间转动。

3.根据权利要求2所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述反力架还包括多条预应力缆索(30)，所述多条预应力缆索(30)的上端均连接反力塔(10)，下端分别连接在各所述载重梁(20)上；当载重梁(20)处于展开位置时，预应力缆索(30)呈斜向的拉紧状态。

4.根据权利要求3所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，还包括下端分别与各载重梁(20)对应连接的多条吊装缆索(33)；所述反力塔(10)设置有分别与各载重梁(20)对应的多个限位环(34)，所述吊装缆索(33)分别穿设在各相对应的限位环(34)内，从而在吊装时能够将载重梁(20)拉至收拢位置。

5.根据权利要求2所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述载重梁(20)为钢制桁架结构，载重梁(20)的活动端上表面设置具有镂空孔的垫板(21)，所述配重块(22)可拆卸的设置于所述垫板(21)上。

6.根据权利要求2所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述反力塔(10)为钢制桁架结构，包括外立柱(11)、内立柱(12)和五层内支撑；所述五层内支撑自下而上分别为第一内支撑(13)、第二内支撑(14)、第三内支撑(15)、第四内支撑(16)以及第五内支撑(17)；所述第一内支撑(13)位于反力塔(10)的下部，所述第二内支撑(14)与所述调平底板(102)平齐，所述第三内支撑(15)位于所述反力顶板(105)上方，所述第四内支撑(16)位于所述第三内支撑(15)和所述第五内支撑(17)的中间，所述第五内支撑(17)位于反力塔(10)的上部。

7.根据权利要求6所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述内立柱(12)连接在所述第三内支撑(15)和所述第五内支撑(17)之间，且与所述第四内支撑(16)交叉连接。

8.根据权利要求6所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述外立柱(11)的顶端设置有限位圆盘(18)，当所述载重梁(20)转动至收拢位置时，所述限位圆盘(18)抵靠载重梁(20)以对其进行限位。

9.根据权利要求1所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置，其特征在于，所述调平底板(102)的中心轴线、所述加载千斤顶(101)的中心轴线、所述基底载荷板(100)的中心轴线相互重叠，所述多个球支座(104)围绕所述中心轴线旋转对称布置。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的深水环境下浅层地基承载力测试装置的实施方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据预估地基承载力极限值，确定加载千斤顶的加载能力，要求加载能力至少为预估地基承载力极限值的两倍；

(2)根据加载千斤顶的加载能力，预制配重块，要求配重块的水下总重量至少为加载千斤顶加载能力的1.2倍；

(3)制作反力塔和载重梁，并组装成反力架；

(4)将加载装置、调平装置、传感监测系统、吊装缆索按要求安装在反力架中并彼此连接牢固；

(5)根据倾角仪监测结果启动调平千斤顶进行调平底板的初始调平；

(6)通过吊装缆索将载重梁收起至收拢位置，随后将整个测试装置吊放至深水环境的指定测试位置；下放吊装缆索确保载重梁顺利展开；

(7)依次将配重块吊装并下放在载重梁的垫板上；

(8)根据倾角仪监测结果，调整调平底板为水平状态；

(9)启动加载千斤顶并加载至油泵压力不再掉压时为止，使得基底载荷板与地基表面紧密；然后按设计的加载要求进行逐级加载并通过位移传感器读取相应的位移值，直至满足加载终止要求；

(10)测试完成后，首先 回收配重块，然后将整个测试装置从水下回收。