[发明专利]一种管桩与土塞接触面循环剪切试验装置及方法

权利要求书

1.一种管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：包括固定系统、围压系统、土塞模拟系统和牵引系统；

所述固定系统包括底座、导轨和加固装置，所述底座起支撑作用；所述导轨的表面有凹槽，所述导轨焊接于所述底座上，用于安放待测模型桩；所述加固装置包括轴向加固装置和径向加固装置，所述轴向加固装置安放在所述导轨的凹槽中，用于控制所述待测模型桩的轴向位移，所述径向加固装置焊接于所述底座上，用于控制所述待测模型桩径向位移；

所述围压系统包括气囊、气压表、压力控制装置和高压气瓶，用于对管桩与土塞接触面施加围压；所述气囊置于所述待测模型桩的内侧，所述气囊通过导管依次与所述气压表、所述压力控制装置和所述高压气瓶连接；

所述土塞模拟系统包括尼龙袋和待测土样，所述尼龙袋的外侧粘有所述待测土样，所述尼龙袋的内侧系有绑带，将粘有所述待测土样的所述尼龙袋绑于所述气囊的外侧，使得所述待测土样与所述待测模型桩内壁接触；

所述牵引系统包括位移监测装置、第一测力计、第一伺服电机、第二测力计、第二伺服电机，用于对所述气囊施加牵引力；所述位移监测装置与所述气囊连接，用于记录并控制所述气囊的移动距离；所述第一测力计分别与所述第一伺服电机、所述气囊相连，用于读取所述气囊移动时的牵引力；所述第二测力计分别与所述第二伺服电机、所述气囊相连，用于读取所述气囊移动时的牵引力。

2.根据权利要求1所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述轴向加固装置可根据所述待测模型桩长度安放于所述导轨上的不同凹槽处；所述径向加固装置可根据所述待测模型桩的直径改变其高度，使其加固中心的高度与所述待测模型桩的轴线处于同一水平，从而保证所述待测模型桩在试验过程中不会发生移动。

3.根据权利要求2所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述轴向加固装置包括第一钢棍和第二钢棍，所述径向加固装置包括上盒和下盒，调节所述下盒中的下轴承，使所述上盒的中心与所述待测模型桩的轴线位于同一水平，进一步调节所述上盒中的上轴承，使所述上轴承前的橡皮垫与所述待测模型桩紧密结合。

4.根据权利要求1所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述气囊为橡胶气囊，其外径略小于待测模型桩的内径，加压后可实现所述待测土样与所述待测模型桩内壁的紧密接触，所述气囊可提供不同围压。

5.根据权利要求4所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述气囊的两端分别安装有第一金属头和第二金属头，保证所述气囊具有一定骨架；所述第一金属头和所述第二金属头上分别安装有进气管和出气管，所述进气管通过所述导管依次与所述气压表、所述压力控制装置和所述高压气瓶连接。

6.根据权利要求5所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述第一金属头上还安装有第一挂钩和第二挂钩，所述第二金属头上还安装有第三挂钩，所述第一挂钩、所述第二挂钩和所述第三挂钩分别通过第一钢绳、第二钢绳和第三钢绳与所述牵引系统连接，所述牵引系统施加的牵引力方向与所述气囊的轴线方向共线，保证牵引力不在其他方向产生分力。

7.根据权利要求6所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述第一挂钩通过第一钢绳与所述位移监测装置连接，所述第二挂钩通过所述第二钢绳与所述第一测力计连接，所述第一测力计通过所述第二钢绳与所述第一伺服电机连接，所述第三挂钩通过所述第三钢绳与所述第二测力计连接，所述第二测力计通过所述第三钢绳与所述第二伺服电机连接。

8.根据权利要求1所述的管桩与土塞接触面循环剪切试验装置，其特征在于：所述待测土样由待测土层中取得，经过浸泡、风干、涂胶处理后与粘附于所述尼龙袋上，所述待测土样具有一定厚度。