[发明专利]一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置及制备方法和试验方法

说明书

本发明公开了一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置，包括模型箱，模型箱内设置有土体，所述土体上表面布置有下荷载板，所述下荷载板上设有加载系统，模型箱中间处设置模型桩，所述模型桩局部插入模型箱土体内，所述模型桩置于土体内的部分设置有多个应变片，所述应变片通过导线与模型箱外部的应变仪连接，所述土体内设置多个孔隙水压力计和多个沉降标，所述孔隙水压力计与孔隙水压力接收器连接，沉降标与百分表连接，所述模型箱内侧壁底部配置多个排水阀门。该模型装置模拟获得海涂围垦区欠固结土中桩基轴力、负摩阻力、孔隙水压力以及不同深度土体的分层沉降量等基本试验数据，获得欠固结土中桩基承载力，对实际工程进行指导。

技术领域

本发明涉及桩基础模型实验的岩土工程和工程结构试验技术领域，特别涉及一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置，还涉及一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置的制备方法，还涉及一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置的试验方法。

背景技术

土地资源紧张和稀缺是浙江省经济社会发展的基本现状，2012年9月，国家海洋局正式签发国内规模最大的单体围垦项目—温州瓯飞工程。在该海涂围垦区地基土层30m以内主要为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的欠固结淤泥和淤泥质土，特别是表层0.3m-0.8m左右为工程地质条件极差的新近沉积流泥，因此，该深度为大型项目的主要控制层。对于各种建(构)筑物，桩基础是最常用的基础形式之一，但通过对瓯飞海域中部121m深度范围内土层进行勘探，未发现硬土层或基岩等桩基持力层。在桩基础的设计中，通常会考虑桩基础的承载能力，但由于欠固结土的固结等原因，桩侧周围土体会对桩身产生与桩位移一致即向下的摩阻力，导致桩基荷载增加，沉降增加，严重的还会影响到建(构)筑物的正常使用甚至结构安全。因此需要设计出一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置，获得海涂围垦区欠固结土中桩基轴力、负摩阻力、孔隙水压力，桩端阻力随时间的发展规律，以及桩周土的沉降量与桩身沉降量，综合判断中性点位置，以确定桩身控制点，获得欠固结土中桩基承载力，对实际工程进行指导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置，该装置为研究欠固结土地基，特别是温州海涂围垦区欠固结土中桩基础承载特征和设计方法提供了方案。

为此，本发明提供的一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置，包括模型箱，模型箱内设置有土体，所述土体上表面布置有下荷载板，所述下荷载板上设有加载系统，模型桩穿过下荷载板且局部插入模型箱土体内，模型桩桩顶露出于土体，所述模型桩置于土体内的部分设置有多个应变片，所述应变片通过导线与模型箱外部的应变仪连接，所述模型桩桩顶所述土体内设置多个孔隙水压力计和多个沉降标，所述孔隙水压力计与孔隙水压力接收器连接，沉降标与百分表连接，所述模型箱内侧壁底部配置多个排水阀门。

所述加载系统包括反力架、加载支架和油压千斤顶，所述反力架装配于模型箱外部，所述加载支架和油压千斤顶从下到上依次置于下荷载板上，所述加载支架和油压千斤顶之间通过延长柱连接，所述油压千斤顶固定于反力架上。

所述土体包括欠固结淤泥质土层和砂土排水层，所述砂土排水层置于模型箱底部，所述排水阀门与砂土排水层位置相对应。

所述下荷载板中间处设置第一通孔，所述模型桩由第一通孔插入土体内，所述第一通孔四周设置多个第二通孔，下荷载板上表面对称设置有两只扶手。

一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置的制备方法，其特征是：步骤如下，

(1)构建模型箱，所述模型箱由五面钢板组成模型箱箱体，模型箱顶部具有开口，模型箱底部设置多个排水阀门；

(2)填筑砂土排水层，将级配良好的砂性土填入模型箱内，并保持排水层布置高度均匀；

(3)填筑欠固结淤泥质土层，先制备流塑状态欠固结淤泥土，再分层灌入模型箱并搅拌后静置；