[发明专利]一种梯度围压下管桩沉桩模拟试验装置及方法

摘要

本发明公开了一种梯度围压下管桩沉桩模拟试验装置及方法，该试验装置包括反力支撑架、加载装置、波速测试装置、模型管桩、围压模拟组件；所述围压模拟组件由多个围压环层叠形成模型筒，并套箍在通过承膜筒分层填筑的土样上，运用水压作用对土柱实施分段加压；所述模型管桩由内套管、外套管、超静香隔音毡、桩内套筒、顶芯螺杆和桩端挡块组成；所述内外套管同轴贴合，沿管桩内、外表面不同高度成对布置的激发元和接收元，对桩芯土和桩侧土进行剪切波速测量，而桩内套筒在桩贯入过程中保护弯曲元，并辅助顶芯螺杆控制桩芯土高度。本发明实现了开口管桩贯入过程中荷载传递规律和土体性质演变过程同步动态测试，围压分段可控、加载便捷、测量精度高。

主权项

1.一种梯度围压下管桩沉桩模拟试验装置，其特征在于：包括反力支撑架、加载装置、波速测试装置、模型管桩、围压模拟组件；所述反力支撑架包括反力架和反力横梁，反力横梁垂直设置在反力架的中部；加载装置包括两对驱动齿轮、锯齿压杆和承压板，两对驱动齿轮置于反力横梁上，驱动齿轮由电机控制，锯齿压杆分别设置在两个驱动齿轮之间，且锯齿压杆穿过反力横梁，锯齿压杆底部设有承压板；锯齿压杆和承压板之间设有测力计，用于测量管桩的贯入阻力；承压板端部设有反光镜，反力架内侧壁上固定设有激光测距仪，激光测距仪与反光镜相向对应设置；所述承压板为倒T型圆板结构，中心设有孔；所述模型管桩包括内套管、外套管、桩内套筒、顶芯螺杆和桩端挡块，模型管桩深入土体内部，其上均布有波速测试装置；所述模型管桩内侧为桩内套筒，套筒顶部焊接环形钢板，桩内套筒底端卡设在桩端挡块内；桩内套筒、环形钢板与上端的承压板连接；桩内套筒内部设有顶芯螺杆，顶芯螺杆上端固定在反力横梁上，向下依次穿过承压板和管桩，底部与土体接触；所述波速测试装置包括若干沿管桩内、外表面不同高度成对布置的激发元和接收元，分别对桩芯土和桩侧土的剪切波速进行测量；所述激发元和接收元为压电陶瓷弯曲元，弯曲元对数及间距根据试验目的和具体要求进行选择；每两个激发元和接收元组成一组测试单元，并通过弯曲元信号线外接测试装置；其中，桩内激发元与接收元分别沿径向对称布置，桩侧激发元和接收元则沿同一轴线在管桩外侧上下端近距离成对布置；所述内、外套管之间设有凹槽，弯曲元信号线从该凹槽穿过；所述围压模拟组件包括若干个竖向层叠的围压环、导向管、橡胶膜、乳胶膜，围压模拟组件固定在基座上方，相互之间通过外环螺栓连接固定；上下相邻的两个围压环之间开有注水孔，注水孔外接水压控制装置；所述围压环由一对同心圆筒通过上、下环形盖板连接形成整体结构，围成的空腔作为压力室；围压环围成的内部空间采用乳胶膜封闭，乳胶膜内侧设有橡胶模，橡胶模包裹土样，同时将乳胶膜上下环形边缘通过螺钉和齿形垫片分别固定于上、下环形盖板外表面，形成密封不透水的空腔结构。