[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

说明书

本发明涉及一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置及试验方法，包括模型箱，所述模型箱内装有土体，土体包括砂土层和粘土层，砂土层位于粘土层上方，所述土体上设置有两块对称载荷板，所述箱体外围设置有支架，所述支架上设置有杠杆式加载组件，所述杠杆式加载组件与载荷板连接，所述载荷板之间设置有空隙，所述空隙上设置有模拟桩组件，所述模拟桩组件和土体内均排置有数据采集组件，所述数据采集组件与数据处理系统连接，通过数据处理系统对数据进行分析，该装置基于杠杆原理能够精准的施加竖向荷载，能够进行单桩试验和群桩试验；群桩试验方法，获取关于群桩在不同条件下负摩阻力的情况，运用到实际问题上提高施工的稳定。

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

目前，桩基负摩阻力模型试验加载装置通过千斤顶施加荷载以实现桩周土堆载的方式仍存在缺陷，具体表现为：当实用千斤顶对桩周土施加载荷时，由于桩周土的初始含水率、压缩性大，导致土体的沉降较为明显，同时，手动式千斤顶仅以位移控制施加于桩周土表面的荷载，因此，随着固结时间的增加，桩周土固结沉降导致千斤顶未能够发挥预设的荷载强度，为弥补该缺陷，通常通过定期多次手动调整千斤顶的行程以尽量达到预设荷载强度，同时桩基负摩阻力模型试验装置通常测试单桩的负摩阻力，目前很少对群桩进行测试。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于杠杆加载的桩基负摩阻力模型试验装置，该装置基于杠杆原理能够精准的施加竖向荷载，同时能够进行单桩试验和群桩试验；群桩试验方法，获取关于群桩在不同条件下负摩阻力的情况，运用到实际问题上提高施工的稳定。

为此，本发明提供的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，所述模型箱内装有土体，土体包括砂土层和粘土层，砂土层位于粘土层上方，所述土体上设置有两块对称载荷板，所述箱体外围设置有支架，所述支架上设置有杠杆式加载组件，所述杠杆式加载组件与载荷板连接，所述载荷板之间设置有空隙，所述空隙上设置有模拟桩组件，所述模拟桩组件和土体内均排置有数据采集组件，所述数据采集组件与数据处理系统连接，通过数据处理系统对数据进行分析。

进一步的，所述杠杆式加载组件包括固定杆，所述固定杆上端铰接有杠杆，所述杠杆一端设置有调平砝码，另一端设置有加载砝码，所述杠杆上设置有传力杆，所述传力杆底端设置有导板，所述导板上对称设置有连接杆，连接杆连接载荷板，通过调平砝码实现杠杆平衡，通过施加加载砝码，实现不同载荷应力垂直作用于土体。

进一步的，所述模拟桩组件包括下压板，所述下压板沿着连接杆的长度方向上下移动，所述下压板上设置有通孔供连接杆插入，所述下压板上连接有垂直驱动件，所述下压板油多块矩形板拼接而成，所述矩形板底端面设置有多个卡接口，所述卡接口用于卡接桩体，垂直驱动件用于压入桩体以及对桩体施加竖向载荷。

进一步的，所述矩形板上均设置有施压杆，所述施压杆底端与矩形板上端面固定连接，所述施压杆上配置有加重块。

进一步的，所述数据采集组件包括多组应力传感器和多个孔压计，所述多个应力传感器设在桩体上，应力传感器沿着桩体的长度方向均匀分布，应力传感器连接外部的应变仪，所述孔压计安装在土体内，孔压计与孔隙水压力接收器连接，所述模型箱内壁内嵌有竖直警示灯排，所述桩体外围设置有刻度线。

进一步的，所述杠杆的杠杆比为1：24，即加载砝码的加载力与传力杆所传递的载荷之比为1：24。

进一步的，所述模型箱内侧壁下端部设置有排水阀门。

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)模型箱为具有开口的透明材料制成的，在模型箱内表面涂抹凡士林，减少土体和模型箱的摩檫力，在模型箱内放入土体，在土体内放置有多个孔压计，将孔压价与外部的孔隙水压力接收器连接；