[发明专利]模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置及实验方法

权利要求书

1.一种模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置,其特征在于：包括外部框架、内部框架、模型桩、桩底嵌固装置，内部框架置于外部框架内；

所述内部框架包括依次堆叠的下层框体、中层框体、上层框体，下层框体、中层框体、上层框体的前后两侧均经有机玻璃板封闭，下层框体、中层框体、上层框体的右两侧均经加载钢板封闭，加载钢板右侧面中部安装有U型支座A，加载钢板右侧面左右对称安装两个开设有竖向插孔的锁扣，锁扣内能插设T形插销；

所述外部框架包括底板，底板左右两侧竖直安装有反力钢板，反力钢板外侧面经三角撑板与底板相连接，两个反力钢板之间设置有竖置的固定钢板，固定钢板经薄壁方管与左侧的反力钢板相连接，固定钢板位于内部框架内，固定钢板下端与底板连接固定，固定钢板前后两端与内部框架贴合，右侧的反力钢板内侧面中部由上至下间隔安装三个U型支座B，U型支座B与U型支座A同高度的相配合，U型支座B内安装有横置的水平加载千斤顶，水平加载千斤顶与反力钢板锁固，两侧的反力钢板前后侧均经横置的圆钢相连接，圆钢上套装有滑动套，滑动套经螺钉与圆钢锁固，滑动套上水平安装有滑动轴承，下层框体、中层框体、上层框体的上下端的框杆外侧各设置一根圆钢，滑动轴承与内部框架贴合；

模型桩位于内部框体内，桩底嵌固装置安装在模型桩下端，桩底嵌固装置锁固在底板上；

固定钢板与内部框架内壁围成的区间内填充有试验用土。

2.根据权利要求1所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置，其特征在于：所述桩底嵌固装置包括基板，基板中部安装有套筒，套筒与模型桩下端嵌装，基板上于套筒外周开设有通孔，底板上阵列有若干螺栓孔，基板经穿设通孔、螺栓孔的螺栓与底板相连接。

3.根据权利要求2所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置，其特征在于：所述桩底嵌固装置有左右对称设置的两个单元件拼合组成。

4.根据权利要求1所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置，其特征在于：所述圆钢为镀铬圆钢。

5.根据权利要求1所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置，其特征在于：所述薄壁方管上下对称设置两组，每组包括左右对称设置的两根薄壁方管。

6.根据权利要求1所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置，其特征在于：所述模型桩的桩身上安装有应变片和土压力传感器。

7.一种预模拟土体位移边界条件的被动桩的实验方法,采用如权利要求1所述的模拟土体位移边界条件的被动桩试验装置,其特征在于,包括以下步骤：

（1）向固定钢板与内部框架内壁围成的区间内填充试验用土；

（2）通过水平加载千斤顶缓慢施加水平位移，通过控制油泵进油量和出油量，调节千斤顶位移速率，施加水平力和位移，同时通过提前布置在桩身的应变片和土压力传感器实时采集桩身内力、变形和桩侧土压力等桩身状态量，记录不同速率条件下，不同加载钢板位移和模型桩内力与变形的关系曲线，当模型桩出现破坏或加载板位移达到设计值，停止加载；

（3）卸载并清理试验用土，将内部框架复位；

（4）重复步骤1-3，通过调节不同模型桩距加载边界的距离、调节模型桩刚度、调节T型插销的长度改变下层框体、中层框体、上层框体之间的连接状态，进行下一个试验工况。