[发明专利]一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置及方法

说明书

本发明提供一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置，包括用于模拟熔岩地基的土体模型、局部埋入土体模型中的超长桩模型和通过承载台连接超长桩模型的上端以提供向下的荷载的加载系统，还包括数据采集系统，数据采集系统包括设于承载台上的用于检测加载系统提供的荷载的压力传感器、设于加载台用于测量沉降量的第一百分表、设于超长桩模型的用于测量水平位移的第二百分表和设于超长桩模型的表面用于测量桩身的形变数据的大量应变片，每四个应变片为一组采用全桥组桥方式连接，压力传感器和每组应变片的输出端均连接主控机，土体模型中设有一个或者多个用于模拟溶洞的空腔，超长桩模型穿过一个或者多个空腔。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置及方法。

背景技术

随着大型基础设施建设的快速发展，大量的高层建筑和特大型桥梁拔地而起，超长桩得到了广泛的应用，如上海金茂大厦、世界环球贸易中心采用了长达83m的超长钢管桩，温州瑞安皇都大厦等，由于超长桩，容易产生屈曲破坏，屈曲稳定性问题受到广大学者的重视，许多学者用不同的方法，对处于软土地区的超长桩屈曲临界荷载进行了理论计算研究，同时也有学者模拟软土地区，进行了一些模型试验，验证了理论计算的准确性，软土地区的超长桩屈曲稳定性问题出了很多突破性的成果。

由学者们对超长桩的研究成果可知，超桩长的桩周土抗力大小是影响桩自身屈曲稳定性的主要因素之一，现有的对超长桩处于软土地区的研究，软土地区地基连续，因此超长庄所受桩周土抗力也是连续的，然而当超长桩位于地基有溶洞的卡斯特岩溶地区时，地基不连续，导致桩所受到的桩周土抗力也不连续，所以对传统的超长桩处于没有溶洞的软土地区的基桩屈曲稳定分析理论已不能用于桩处于岩溶地区的超长桩的稳定性分析。

由于岩溶地区修建的高层建筑和大型桥梁越来越多，由桩基的受力可知，岩溶地基中溶洞数量、溶洞大小、溶洞位置都对岩溶地区修建的高层建筑和大型桥梁的桩基具有一定的影响，因此，研究超长桩在岩溶地区的屈曲稳定性问题不仅是桩基计算理论自身发展的需要，更是工程界的迫切要求。目前虽有学者在对岩溶地区的桩屈曲问题进行理论研究，但是理论推导的公式是根据一些基本公式与经验公式推导而成，赋予了很多假设条件，与工程实际情况可能不符甚至有很大的出入。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置及方法，可将实际数据与公式推导的理论数据对比，既可验证模型与实际工程的一致性，又可验证理论公式推导的正确性和合理性，为以后进行岩溶地区超长桩的屈曲稳定性理论分析奠定基础。

本发明的实施例提供一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置，包括用于模拟熔岩地基的土体模型、局部埋入所述土体模型中的超长桩模型和通过承载台连接所述超长桩模型的上端以提供向下的荷载的加载系统，还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括设于所述承载台上的用于检测所述加载系统提供的荷载的压力传感器、设于所述加载台用于测量沉降量的第一百分表、设于所述超长桩模型的用于测量水平位移的第二百分表和设于所述超长桩模型的表面用于测量桩身的形变数据的大量应变片，每四个所述应变片为一组采用全桥组桥方式连接，所述压力传感器和每组所述应变片的输出端均连接主控机，所述土体模型中设有一个或者多个用于模拟溶洞的空腔，所述超长桩模型穿过一个或者多个所述空腔。

进一步地，所述土体模型具有两层，上层为黏土，下层为沙土，且所述黏土占比大于所述沙土占比。

进一步地，所述加载系统包括平板状的底部框架、可移动且竖直向上的设置于所述底部框架的可移动柱和被所述可移动柱支撑的反力架，一千斤顶连接所述反力架和所述加载台，所述加载台与对应的所述超长桩模型通过连接较连接，所述土体模型收容于模型箱中，所述模型箱位于所述底部框架的上表面。

进一步地，所述模型箱无底，所述沙土直接被所述底部框架支撑，所述超长桩模型的下端与所述底部框架连接。