[发明专利]考虑土体胀缩行为的桩土界面抗剪强度试验装置及其方法

说明书

一种考虑土体胀缩行为的桩土界面抗剪强度试验装置及其方法，其下剪切盒左侧与切向剪切设备连接，底部置于电子天平上方的底板上，底板两侧立杆的上部固定有横杆；上剪切盒的右侧固定在立杆上，上剪切盒内从下至上依次设有土样、金属透水石和加载板；加载板通过传力件、压力计与横杆相连，加载板上还设有位移传感器；出水设备的进水管与金属透水石相接；热气发生器的进气管和出气管皆与金属透水石相接。该试验装置及其方法考虑了土体胀缩行为对桩土界面抗剪强度的影响，其测试环境与实际环境更符合，测出的桩土界面的剪切强度误差小，准确，能更好的保证桩土工程的安全，分析出桩土界面的抗剪切机理。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程中的桩土界面抗剪强度试验装置及其方法。

背景技术

桩土地基结构是将预制桩压入地基土体，沉桩结束后，依靠桩周土的支承力(桩侧摩擦阻力)工作，从而增强地基的强度。随着桩土结构越来越广泛应用于社会生产和实践当中，通过试验测出桩土结构的剪切特性并分析其机理，显得愈发重要，对桩土工程的安全具有重要意义。

现有的桩土界面的抗剪切试验方法，是通过在下剪切盒中放置桩体材料，上剪切盒中放置预先制好的不同含水率的土样，通过法向加压装置，向土样施加法向力(模拟桩侧土体受到的边界法向力)，再由剪切加载装置推动下剪切盒及其桩体，与上剪切盒中的土样发生剪切位移，进而测得特定含水率的土样，在特定法向力(边界条件)的作用下，桩土界面的抗剪强度。这种剪切强度只是特定含水率土壤中完成的桩土工程的初始剪切强度，完全未考虑土体胀缩行为对桩土界面的抗剪强度的影响。而实际上，桩土工程中的土体绝大多数都是膨胀土，其受力体系是典型的水-力耦合条件下的膨胀土-桩互作用体系；在雨季旱季交替、河湖区域潮涨潮落的环境下，膨胀土地基会浸水膨胀和失水收缩；产生的胀缩变形；这种胀缩变形会对以桩侧摩擦阻力为主的桩土受力体系产生严重影响，导致桩土界面的剪切强度发生变化。因此，现有技术测出的桩土界面的剪切强度，与实际工程中的桩土界面的剪切强度误差大，不准确，不能很好的保证桩土工程的安全。

发明内容

本发明的第一发明目的在于提供一种考虑土体胀缩行为的桩土界面抗剪强度试验装置，该装置考虑了土体胀缩行为对桩土界面抗剪强度的影响，其测试环境与桩土工程土体的实际环境更符合，测出的桩土界面的剪切强度误差小，准确，能更好的保证桩土工程的安全；同时能够更全面深入的分析得出桩土工程的桩土界面的抗剪切机理。

本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种考虑土体胀缩行为的桩土界面抗剪强度试验装置，包括下剪切盒、下剪切盒中的桩体材料、位于下剪切盒正上方的上剪切盒、上剪切盒中的土样和切向剪切设备，其特征在于：

所述的下剪切盒置于底板的滚轮上，底板的两侧固定有立杆，立杆的上部穿过横杆侧部的连接通孔，且在横杆上方的立杆部位连接有固定螺母，横杆下方的立杆部位连接有支撑螺母；

所述的上剪切盒中的土样上铺设有金属透水石，金属透水石上覆盖加载板，加载板与上剪切盒的内壁间设有密封圈，加载板的上表面依次通过传力件、压力计与横杆相连；上剪切盒的右侧固定在立杆上，下剪切盒的左侧与切向剪切设备的输出杆连接；

所述的加载板的上表面还与位移传感器的感应头相连，位移传感器的基座固定在立杆上；进水管的注水端穿过加载板与金属透水石相接，进水管的来水端与出水设备相连；出水设备上设置有流量计和流速计；

进气管的进气端穿过加载板与金属透水石相接，进气管的另一端与热气发生器相连；出气管的一端穿过加载板与金属透水石相接，出气管的另一端伸入到吸湿瓶的干燥剂中；排气管的一端伸入到吸湿瓶内，另一端与大气接通；吸湿瓶置于电子天平上；

电子天平、压力计、位移传感器、流量计、流速计和切向剪切设备与数据采集器电连接。