[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

说明书

本发明公开了一种深水环境下浅层地基承载力测试装置及实施方法，该测试装置通过自带的调平装置对加载装置进行调平，确保基底载荷板与地基土体在加载接触过程中处于水平状态，保证测试结果的准确性；通过加载装置实施加载，联合位移传感器获得完整的荷载‑位移曲线，进而确定地基承载力。测试过程中由反力架提供千斤顶压载所需的反力，攻克了反力源的难题，实现深水环境下浅层地基承载力的原位精准测试。本发明为深水环境下地基承载力测试提供了一种全新的方法，助力我国深水环境下基础工程的设计更安全合理、造价更为经济，具有十分重要的工程推广价值。

技术领域

本发明涉及一种地基土承载力加载测试的装置及方法，具体涉及一种深水环境下浅层地基承载力测试装置及实施方法。

背景技术

浅层地基土承载力的精准测量对浅埋式基础竖向承载力确定至关重要，直接决定着基础设计的安全性能。目前浅层地基土承载力测试主要采用浅层载荷板方法实施，通过加载千斤顶对载荷板施加下压荷载、通过反力梁、上部堆载提供反压荷载，即可完成地基承载力测试。对于陆上的测试项目，上述方法是不存在任何技术难度；但当需要开展水下浅层地基土承载力测试时，传统的浅层载荷板方案中的反力梁和压重堆载在水下实施难度很大且成本非常高，特别是水深较深时，这种方法基本不可能实施。由于目前尚无深水环境下的浅层地基承载力原位测试方法，导致深水环境下的浅基础的设计偏于过度保守，造成大量的浪费。

随着我国海洋战略的推进，海上风电、跨海桥梁以及跨海隧道工程的建设步伐逐渐加快，工程规模越来越大。重力式基础、大型沉箱基础等方案不但设计简单、施工便利，更可节约大量材料成本和时间成本。然而，这些基础的安全及合理应用均离不开浅层地基土承载力的确定。另外，某些情况下，如液化场地、沉管隧道减沉地基等，需对海床进行地基加固，但地基处理后的承载力提升效果无法准确评价。如能直接测得深水环境下浅层地基土承载力，对深水环境下各种类型的浅置式基础的进一步推广和安全应用具有重要意义，可使得设计更安全合理、造价更为经济。

发明内容

发明目的：为了克服现有浅层载荷板测试技术无法在深水环境下应用的技术瓶颈，本发明提供一种深水环境下浅层地基承载力测试装置，该测试装置能直接获得江、河、湖、海等深水环境下地基加固前后的承载力。

本发明的另一目的是提供一种上述测试装置的实施方法。

技术方案：本发明所述的一种深水环境下浅层地基承载力测试装置，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、对称连接在反力塔下端外周的多个载重梁、以及设置在各载重梁上的配重块；所述反力塔具有反力顶板，反力塔的下端面与所述反力顶板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下的多个球支座、设置在球支座下的多个调平千斤顶、设置在调平千斤顶下的调平底板；所述加载装置包括加载千斤顶和基底载荷板，所述加载千斤顶倒置安装在所述调平底板下，所述基底载荷板连接在加载千斤顶的下端；所述传感监测系统包括用于监测调平底板倾角的倾角仪、以及用于监测基底载荷板位移的位移传感器。

其中，所述反力塔的下端面呈正方形的框架结构，四个所述载重梁分别铰接在所述框架的四条侧边上，载重梁能够以铰接点为轴在水平的展开位置和抵靠反力塔侧面的收拢位置之间转动。

所述反力架还包括多条预应力缆索，所述多条预应力缆索的上端均连接反力塔，下端分别连接在各所述载重梁上；当载重梁处于展开位置时，预应力缆索呈斜向的拉紧状态。

进一步的该测试装置还包括下端分别与各载重梁对应连接的多条吊装缆索；所述反力塔设置有分别与各载重梁对应的多个限位环，所述吊装缆索分别穿设在各相对应的限位环内，从而在吊装时能够将载重梁拉至收拢位置。

所述载重梁为钢制桁架结构，载重梁的活动端上表面设置具有镂空孔的垫板，所述配重块可拆卸的设置于所述垫板上。