[发明专利]一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置及群桩试验方法

权利要求书

1.一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，包括模型箱(1)，所述模型箱(1)内装有土体(8)，土体(8)包括砂土层和粘土层，砂土层位于粘土层上方，其特征在于：所述土体(8)上设置有两块对称载荷板(2)，所述箱体外围设置有支架(3)，所述支架(3)上设置有杠杆式加载组件(4)，所述杠杆式加载组件(4)与载荷板(2)连接，所述载荷板(2)之间设置有空隙，所述空隙上设置模拟桩组件(5)，所述模拟桩组件(5)和土体(8)内均配置有数据采集组件(6)，所述数据采集组件(6)与数据处理系统连接，通过数据处理系统对数据进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于：所述杠杆式加载组件(4)包括固定杆(41)，所述固定杆(41)上端铰接有杠杆(42)，所述杠杆(42)一端设置有调平砝码(43)，另一端设置有加载砝码(44)，所述杠杆(42)上设置有传力杆(45)，所述传力杆(45)底端设置有导板(46)，所述导板(46)上对称设置有连接杆(47)，连接杆(47)连接载荷板(2)，通过调平砝码(43)实现杠杆(42)平衡，通过施加加载砝码(44)，实现不同载荷应力垂直作用于土体(8)。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于所述模拟桩组件(5)包括下压板(51)，所述下压板(51)沿着连接杆(47)的长度方向上下移动，所述下压板(51)上设置有通孔供连接杆(47)插入，所述下压板(51)上连接有垂直驱动件(52)，所述下压板(51)由多块矩形板(511)拼接而成，所述矩形板(511)底端面设置有多个卡接口(512)，所述卡接口(512)用于卡接桩体(53)，垂直驱动件(52)用于压入桩体(53)以及对桩体(53)施加竖向载荷。

4.根据权利要求3所述的一种基于杠杆(42)加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于：所述矩形板(511)上均设置有施压杆(513)，所述施压杆(513)底端与矩形板(511)上端面固定连接，所述施压杆(513)上配置有加重块(514)。

5.根据权利要求4所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于：所述数据采集组件(6)包括多组应力传感器(61)和多个孔压计(62)，所述多个应力传感器(61)设在桩体(53)上，应力传感器(61)沿着桩体(53)的长度均匀分布，应力传感器(61)连接外部的应变仪(63)，所述孔压计(62)安装在土体(8)内，孔压计(62)与孔隙水压力接收器(64)连接，所述模型箱(1)内壁内嵌有竖直警示灯(65)排，所述桩体(53)外围设置有刻度线。

6.根据权利要求5所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于：所述杠杆(42)的杠杆(42)比为1：24，即加载砝码(44)的加载力与传力杆(45)所传递的载荷之比为1：24。

7.根据权利要求6所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，其特征在于：所述模型箱(1)内侧壁下端部设置有排水阀门(7)。

8.一种采用权利要求1所述的一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置的群桩试验方法，其特征在于：

(1)：模型箱(1)为具有开口的透明材料制成的，在模型箱(1)内表面涂抹凡士林，减少土体(8)和模型箱(1)的摩檫力，在模型箱(1)内放入土体(8)，在土体(8)内放置有多个孔压计(62)，将孔压计(62)与外部的孔隙水压力接收器(64)连接，应力传感器(61)与外部应变仪(63)连接；

(2)：配平杠杆(42)加载组件上的调平砝码(43)将加载杠杆(42)、加载砝码(44)、传力杆(45)、导板(46)自重平衡掉，保持杠杆(42)水平；依次添加加载砝码(44)，分级施加竖向载荷，对土体(8)进行竖向加载；在土体(8)施加载荷的过程中，不断调节调平砝码(43)，使加载杠杆(42)保持水平；

(3)：通过垂直驱动件(52)将桩基一一打入土体(8)内形成群桩，对桩周土进行分次施加荷载，当桩周土沉降小于0.1mm/h时，当前加载完成，施加下一级荷载，通过12h一组的应变数据获取后，获取群桩在群桩周围土体(8)施加载荷过程中群桩桩身轴力变化数据；

(4)通过垂直驱动件(52)将桩基一一打入土体(8)内形成群桩，对桩周土进行分级施加荷载，当桩周土沉降小于0.1mm/h时，当前加载完成，施加下一级荷载，对群桩施加相应的荷载，通过12h一组的应变数据获取后，获取群桩在群桩周围土体(8)施加相同的荷载的过程中群桩桩身轴力变化数据；

(5)通过垂直驱动件(52)将桩基一一打入土体(8)内形成群桩，对桩周土进行分级施加荷载，当桩周土沉降小于0.1mm/h时，当前加载完成，施加下一级荷载，对群桩施加均匀荷载除外，对群桩中的角桩再施重，形成群桩上不均匀荷载，通过12h一组的应变数据获取后，获取群桩上角桩不均匀荷载在群桩周围土体(8)施加载荷过程中的群桩桩身轴力变化数据；

(6)：依次对群桩中桩体(53)所处的位置，边桩以及中心桩按照角桩的试验步骤进行一一试验，根据获得数据进行分析得出结论。