[实用新型]一种模拟围压条件下静压钢管桩沉桩过程的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石力学桩基技术，尤其涉及一种模拟围压条件下静压钢管桩沉 桩过程的试验装置。

背景技术

钢管桩由于钢材抗压、抗拉强度高、材质均匀、延性好，加工成钢管后刚性好、抗 弯、抗剪能力强。钢管桩可以大大地发挥其受力特性、提高单桩承载力、减少布桩数量、缩小 基础承台尺寸。对抗震区及风荷载较大的地区或较高的建筑物，选用该桩型也可大大发挥 其抗水平荷载能力强的特点。开口钢管桩在沉桩过程中形成土塞效应，可以增加桩基的端 承力，从而提高单桩的垂直承载力。

钢管桩在软岩基础中有着同样广泛的应用，采用静压桩法可以最大限度地保存岩 石结构，减少对结构的扰动。特别适用于弱胶结海相沉积的海滩岩。在海相环境中，采用钻 孔灌注桩的方法时，在泥浆护壁成孔时产生的浆液容易外溢，污染周围海洋环境。采用锤击 法贯入开口钢管桩时，锤击产生的震动会影响礁盘的稳定，不利于生态保护。鉴于此，开展 静压开口钢管桩的室内试验研究，对该地区的桩基础施工具有很好的指导意义。

在以往的桩基础室内模型试验中，采用的是固定侧限条件下的桩基试验，不能真 实反映不同地层下和不同围压对开口钢管桩贯入的影响。同时，在试验过程中未能考虑桩 内土塞形成封闭气腔时对桩周孔隙水消散和桩端贯入的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服固定侧限条件下的桩基模型试验不能真实反映不 同地层环境的缺点，考虑桩内土塞形成封闭气腔时对桩周孔隙水消散和桩端贯入的影响， 提供一种模拟围压条件下静压钢管桩沉桩过程的试验装置，可以真实模拟沉桩过程，反映 沉桩规律。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、模拟围压条件下静压钢管桩沉桩过程的试验装置（简称装置）

包括导向杆、导向管、上盖板、排气帽、螺帽、螺杆、下盖板、排水阀，注水阀、压力 室、底座、岩样、钢管桩、橡胶塞、圆孔、乳胶膜和橡皮筋；

在上盖板上设置有导向孔、导向孔密封圈、排气孔、穿孔和上盖板密封圈；

在下盖板上设置有螺纹孔、排水孔、注水孔、下盖板密封圈和底座密封圈（；

钢管桩以桩肩为界，由上粗圆筒和下细圆筒组成，桩肩以上部分的粗圆筒内放置 有橡胶塞；

在岩样的上部中心处设有圆孔，在圆孔内嵌套有PVC套管；

其位置和连接关系是：

通过螺帽和螺杆，下盖板、压力室和上盖板自下而上依次连接组成外部构件；

底座、岩样和导向管自下而上依次连接组成内部构件，用乳胶膜将内部构件嵌套 为一整体；

在导向管和导向孔接触处设置有导向孔密封圈，在压力室与上盖板接触处设置有 上盖板密封圈，在压力室与下盖板接触处设置有下盖板密封圈，在底座和下盖板接触处设 置有底座密封圈，实现密封处理；

钢管桩的底端依次穿过导向管和PVC套管后，使钢管桩竖直立于圆孔中，钢管桩的 底部和岩样接触；

导向杆穿入导向管和钢管桩的顶端上下连接。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①利用水压模拟岩样在实际地层中受到的围压，围压均匀且容易调控；

②采用钢管桩作为模型桩，桩身刚度大，等比例缩小可模拟实际情况；

③钢管桩设置有桩肩，桩肩以上桩内设置橡胶塞，在压桩时，会在橡胶塞和土塞间 形成封闭气腔，可模拟在气压作用下孔隙水的消散；

④导向管与导向孔接触处设置两道导向孔密封圈，导向管底部圆环与乳胶膜贴合 紧密，使得导向管内部与水隔绝，置于其中的导向杆可避免与水接触；

⑤可以得到轴力随沉桩位移的变化规律；

⑥可拆卸，方便脱模后二次使用。

总之，本实用新型可以模拟静压钢管桩的沉桩过程，运用压力室中水压作用模拟 桩在实际岩层里的围压条件，得到轴力随沉桩位移的变化规律，而且标准统一，可实现多次 工业复制。

附图说明

图1是本装置的结构示意图；

图2是本装置上盖板俯视图及剖切线示意图；

图3是本装置的M-M纵剖面结构示意图；

图4是本装置在土工三轴加载系统内进行试验示意图；

图5是本装置部分功能部件的结构示意图。

图中：

1—导向杆；

2—导向管；

3—上盖板，