[实用新型]一种岩土工程桩基室内模型实验装置

说明书

一种岩土工程桩基室内模型实验装置，包括模型箱，模型箱内填充有地基，地基包括设置在模型箱下层的基岩层和设置在基岩层上的土层，模型桩设置在模型箱内，模型桩内固定有应变片，模型桩外壁上固定有PVC硬管，PVC硬管的端部通过插孔伸出模型箱，模型箱的外侧在每个PVC硬管上安装有测量模型桩侧向位移的第一百分表，模型桩的外壁上还粘贴有土压力盒，模型桩的下端固定有溶洞模具，模型桩下方的溶洞模具设置在基岩层内，模型桩上方的空心软管和土压力盒置于土层内；桩顶加压装置对模型桩顶加压；桩侧加载装置通过下压土层对模型桩侧面加压，本实用新型可连续同步测试岩溶桩顶部加载及桩顶恒载下桩侧加载受力、可有效模拟施工期桥梁桩基分级承受垂直荷载状态。

技术领域

本实用新型涉及一种岩土工程桩基室内模型实验装置。

背景技术

基础设施建设过程中，桩基础被广泛使用。在岩溶发育区，溶洞将影响桩基础的变形和稳定性，溶洞大小影响桩顶荷载作用下桩身轴力传递及水平荷载作用下桩身弯矩，直接威胁桩基础的安全使用，但具体溶洞如何影响桩基础，还未有进一步研究，规律并不十分清楚。因此室内模型实验装置有助于通过模型实验研究岩溶桩顶部加载及桩顶恒载下桩侧加载受力响应，促进岩溶地区桩基础设计与应用。

桩基础室内模型实验中，常规模型桩的制作以及桩身轴力、桩侧摩阻力、桩身弯矩和桩侧土压力测试都非常重要。现有的桩基础室内模型实验装置基本都只能模拟单向的载荷，通过在桩身外侧粘贴应变片和土压力盒测量桩身应变、测试桩侧土压力，然后通过桩身应变计算出桩身轴力、桩侧摩阻力和桩身弯矩；但是现有应变片粘贴的位置在土体填筑过程中易造成应变片脱离、移位或失效，直接影响实验结果。而且应变片和土压力盒均粘贴在桩身外侧也容易造成安装位置的冲突和干涉，使得两者土压力测试值与实际不符。

实用新型内容

本实用新型解决现有技术的不足而提供一种可连续同步测试岩溶桩顶部加载及桩顶恒载下桩侧加载受力、可有效模拟施工期桥梁桩基分级承受垂直荷载状态的岩土工程桩基室内模型实验装置。

为实现上述目的，本实用新型首先提出了岩土工程桩基室内模型实验装置，包括模型箱、模型桩、溶洞模具、桩顶加压装置和桩侧加载装置，所述模型箱内填充有地基，所述地基包括设置在模型箱下层的基岩层和设置在基岩层上的土层，所述模型桩设置在模型箱内，所述模型桩由两个U型管开口相对固定而成，所述模型桩内、在前后两侧内壁上、沿轴向均匀固定有应变片，所述模型桩的前侧的外壁上沿轴向均匀布设有多个空心软管，所述空心软管相互平行沿径向布设固定在模型桩上，所述模型箱在空心软管对应的位置设有插孔，所述空心软管上套装固定有PVC硬管，所述PVC硬管的端部通过插孔伸出模型箱，所述模型箱的外侧在每个PVC硬管上安装有第一百分表，所述第一百分表的测量端插入PVC硬管内与模型桩侧壁接触，所述模型桩的外壁上在前、后两侧沿轴向均匀粘贴有土压力盒，所述模型桩的下端固定有溶洞模具，所述溶洞模具的内部设有空腔来模拟溶洞，所述模型桩下方的溶洞模具设置在基岩层内，所述模型桩上方的空心软管和土压力盒置于土层内；

所述桩顶加压装置包括铰接支座、杠杆和载荷，所述铰接支座固定在模型箱的顶部，所述杠杆的一端铰接在铰接支座的转轴上、中部支撑在模型桩顶上、另一端伸出模型箱并且其上挂装载荷；

所述桩侧加载装置包括摆放在土层上的支撑底座，所述支撑底座上安装有传力架，所述传力架的顶部设有千斤顶，所述千斤顶的顶压端与反力梁连接，所述传力架上设有测量传力架沉降的第二百分表。

本实施方式中，所述空心软管与模型桩采用环氧树脂固定。

本实施方式中，所述空心软管长为20mm、直径为12mm。

本实施方式中，所述土压力盒设置在相邻的空心软管之间的间隙内，所述土压力盒的导线固定在模型桩的外壁上，所述导线从模型桩的顶部伸出，并与数据采集装置连接。