[发明专利]模拟饱和土体中静压沉桩的试验装置及方法

说明书

本发明公开一种模拟饱和土体中静压沉桩的试验装置及方法，包括：主体圆筒模拟室，包括若干个用于放置试验用的土样的圆筒单元，底盘；桩模型，从所述主体圆筒模拟室顶部逐渐插入所述主体圆筒模拟室内的土样中；荷载施加装置，与所述桩模型连接，用于向桩模型施加荷载；数据采集系统，与所述主体圆筒模拟室连接，用于采集主体圆筒模拟室侧壁孔系数压力值。所述方法基于所述装置。本发明根据试验要求，在模拟室内加入土体，并沉入桩模型桩体，可以有效地模拟饱和土体中的静压沉桩，操作方便，数据准确可靠。

技术领域

本发明涉及土木工程桩基领域，具体地，涉及一种模拟饱和土体中静压沉桩的试验装置及方法。

背景技术

桩基作为地基基础中一种重要的形式，特别是预制桩，以其制作方便、成桩速度快、桩身质量易于控制、承载力高，且不受地下水影响等优点广泛应用于实际工程当中。

静压沉桩过程中，桩在挤开周围土体的同时，会导致桩周围的土体应力场发生重排列，而在渗透性低的饱和土体中，会产生超孔隙水压力，降低土体的抗剪强度，影响桩基的承载力。

目前对于静压沉桩的室内试验装置较少，桩周土体孔隙水压力的试验研究多在实际工程中进行，只针对单一的工程实际情况。并且传统的桩周土体超孔隙水压力的测试布置复杂，特别是孔隙水压力计的布置比较困难，测试数据不够精确。此外，对于桩体连续贯入土体中的情况，桩周土体超孔隙水压力变化规律的测试也难以实现。

经对现有技术文献的检索发现，1997年姚笑青在《岩土力学》中发表的“饱和软土中沉桩引起的超孔隙水压力估算”一文中，提出用土压力理论估算沉桩引起的超孔隙水压力。2002年唐世栋在《岩土力学》(2002,No.23,pp.725-732)中发表的“软土地基中单桩施工引起的超孔隙水压力”一文中，通过分析桩基施工过程中实测资料，得到沉桩时单桩周围土体中产生的超孔隙水压力、分布及影响范围。2017年王鹏在《工程建设》(2017,No.7,pp.9-13)中发表的“静压桩荷载传递机制的室内模型试验研究”一文中，测出了桩土界面处超孔隙水压力，并探讨了超孔隙水压力沿深度变化曲线。但是以上文献都没有明确指出用于饱和土体中静压沉桩引起的桩周土体超孔隙水压力室内试验测试方法，因此提出一种可以快速测定饱和土体中静压沉桩引起桩周土体超孔隙水压力，并获得桩周土体超孔隙水压力沿深度变化的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明针对现有的技术难以模拟饱和土体中静压沉桩引起桩周围土体孔隙水压力的特性且测试的手段有限，提出一种模拟饱和土体中静压沉桩的试验装置及方法，能够模拟静压沉桩引起桩周围土体的孔隙水压力特性，数据准确。

本发明通过以下技术手段方案实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种模拟饱和土体中静压沉桩的试验装置，包括：

主体圆筒模拟室，包括若干个用于放置试验用的土样的圆筒单元以及位于所述圆筒单元下方的圆筒底盘，所述圆筒底盘设有进水口；

桩模型，从所述主体圆筒模拟室顶部逐渐插入所述主体圆筒模拟室内的土样中；

荷载施加装置，与所述桩模型连接，用于向桩模型施加荷载；

数据采集系统，与所述主体圆筒模拟室连接，用于采集主体圆筒模拟室侧壁孔系数压力值。

优选地，多个所述圆筒单元轴向拼接，相邻的两个所述圆筒单元的拼接处套有O形环，以固定两个相邻所述圆筒单元。

优选地，所述主体圆筒模拟室下方设有底座平台，顶部设有顶盖，所述桩模型由所述顶盖插入并深入到所述主体圆筒模拟室内的土样里。

更优选地，所述主体圆筒模拟室、底座平台和顶盖通过支架固定一起，从而保证所述主体圆筒模拟室的整体稳定性。

更优选地，所述顶盖设有接头作为所述支架的连接口。