[发明专利]一种用于测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置及方法

说明书

本发明提供一种用于测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置及方法，所述试验装置包括框架，所述框架内设有透明试验罩，所述透明试验罩内自下而上依次填充多层填筑层；多层填筑层绕试验桩填筑，将桩体围于其中，试验桩的周侧填筑层内布置有朝向试验桩的多个土压力计；所述顶部填筑层的上表面覆盖加压板，所述加压板由液压加载系统进行压力加载；所述试验桩的上端与桩基拔升系统相连接，所述桩基拔升系统用于向上提升试验桩；所述透明实验罩下方设有辅助桩和用于升降辅助桩的辅助桩升降系统。本发明考虑了库岸高填方沉降对桩基的负摩阻作用，采用拔桩试验模式模拟再现了该过程的发生机理，并对负摩阻参数实施精确测试。

技术领域

本发明属于岩土工程新型试验技术领域，尤其是涉及一种用于测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置及方法。

技术背景

近几十年，为开发利用水电资源，我国在西部山区大力兴建水电项目。同时，为解决库区人民移民问题及考虑到人们生产生活需求，水电站库岸高填方及其基础设施配套工程应运而生。但是也涌现了诸多岩土工程问题，例如当水库发电时，水库蓄水位骤降会引起高填方内地下水位的同步下降，从而使填方土体发生固结沉降。该过程中填方土体相对于其内部的基础设施桩基将发生向下的位移，因此，引起对桩侧向下拖拽的负摩阻力，严重者可导致桩基础破坏。该情形下，如何有效确保库岸高填方中桩基的安全将直接关系到库区人民的生活质量和安全。

为解决上述问题，最根本的手段是精准测量高填方中桩基负摩阻力的参数，从而为桩基础设计提供合理的参数依据。然而目前为止，业内尚未对此投入足够的重视，相对应的桩基负摩阻力参数测试设备和方法亦未及时跟进，因此延缓了该领域岩土工程测试技术的发展。

发明内容

基于桩基负摩阻力问题在库岸高填方基础设施建设中的普遍性和重要影响，以及当前尚缺少合适的仪器设备开展桩基负摩阻参数测试，本发明旨在结合现有的高新技术，提供一种能测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的装置及方法，以弥补该领域土工测试技术的不足。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种用于测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置，所述测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置包括框架，所述框架内设有透明试验罩，所述透明试验罩内自下而上依次填充多层填筑层；多层填筑层绕试验桩填筑，将桩体围于其中，试验桩的周侧填筑层内布置有朝向试验桩的多个土压力计；

所述试验桩上端穿出顶部填筑层，所述试验桩下端首先由其下部的辅助桩抵住从而与透明试验罩底部平齐；

所述顶部填筑层的上表面覆盖加压板，所述加压板由液压加载系统进行压力加载；

所述试验桩的上端与桩基拔升系统相连接，所述桩基拔升系统用于向上提升试验桩；

所述透明实验罩下方设有辅助桩和用于升降辅助桩的辅助桩升降系统，所述辅助桩的平面尺寸与试验桩的平面尺寸相同，且拔升试验桩时所述辅助桩始终与试验桩之间保持一定的间隙跟进，以使得辅助桩作为试验桩拔出后的空间填充；

所述测试库岸高填方中桩基负摩阻参数的试验装置还包括位移监测器和压力传感器，所述位移传感器用于监测试验过程中试验桩被桩基拔升系统所拔升的高度，所述压力传感器用于监测液压加载系统对加压板的竖向压力。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述液压加载系统包括变频器、升降台、液压升降机和加压柱，所述升降台由变频器驱动液压升降机形成升降，所述升降台下端固定加压柱，所述升降台用于向下驱动加压柱形成对加压板的压力加载。

作为本发明的优选技术方案：所述桩基拔升系统包括提升索和卷索机，所述提升索下端具有桩帽，所述桩帽与试验桩的上端相固定，所述提升索在卷索机的驱动下向上提升试验桩。