[发明专利]钻孔内原位静力压入试验装置以及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔内原位静力压入试验装置以及试验方法，属于岩土工程勘察的技术领域之中。

背景技术

岩土工程勘察中对深部地基土层和大直径桩桩端土层承载力的确定，深层平板载荷试验是最具说服力、最权威的试验方法，但该试验费时费力，花费很大，在勘察阶段一般不安排，而采用理论计算、其它原位试验手段结合地区和工程经验综合判定土层的承载力。

根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，深层平板载荷试验适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力和变形参数。该试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板，试验时要求紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm。加荷等级可按预估极限承载力的1/10～1/15分级施加，每级加荷后，第一个小时内按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降；当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，可终止加载：

1)沉降s急骤增大，荷载～沉降(p～s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04d(d为承压板直径)；

2)在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；

3)本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；

4)当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。

试验结束后，根据荷载～沉降(p～s)曲线的特征确定被试验土层的承载力特征值。

该试验终止加荷一个重要依据是在某级荷载下，承压板的沉降很大或不能稳定，反之，凭观察可直接看出来的沉降很大或土体失稳状态所对应的荷载也反映出该土体的极限承载力。本试验装置即是以此原理为依据来测定土层的极限承载力，在加压装置施加的压力作用下，平底探头被缓慢压入土层中，随着压入深度由小到大，压力传感器所测得的压力值也由小值逐渐增大至一个较稳定的值，该值即反映了被测试土层遭受破坏时的极限承载力。

岩土工程勘察常用的原位测试技术具有以下不同的缺点：

1、标准贯入、动力触探试验：标准贯入、动力触探等原位测试试验的结果仅仅是个击数值，是土层性质的综合模糊表征，不具有明确的力学意义。

2、旁压、扁铲试验：盘压、扁铲试验施加的是水平向的压力，其直接测量的压力是水平向的压力，需要结合试验结果通过地区经验换算得到被测土层的承载力。

3、静力触探试验相比：静力触探试验一般用专门的静力触探仪从地面开始进行连续试验，试验过程中不能观察到试验深度处的土层情况。虽然静力触探试验也可以结合钻探过程进行，但由于静力触探设备是专用设备，与钻机交替使用劳动强度大，一会儿用钻机钻探，一会儿将钻机移走安上静力触探设备做试验，非常麻烦，效率非常低，在实际的岩土工程勘察中根本不会采用这种办法。

拟研发的试验装置和方法从深层平板载荷试验的原理出发，开发一种将钻探和静力压入试验相结合的试验装置和方法，以钻机自重作为反力，通过加压装置缓慢加压，连续测定探头所受到的压入阻力，通过对压入量的直观量测，判断被测土层的极限破坏荷载，进而确定土的承载力。扩大了试验范围，提高了试验效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钻孔内原位静力压入试验装置，从深层平板载荷试验的原理出发，开发一种钻孔内原位静力压入试验装置，解决快速量测深部地基土层的极限阻力问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种钻孔内原位静力压入试验装置，包括钻机、升降装置、钻机主动杆、钻杆、加压装置、压力传感器、探头、数据连接线、数据采集仪，上述升降装置设置在上述钻机内部，上述钻机主动杆竖直设置并且装配在上述升降装置，上述钻机主动杆的底端和上述钻杆的顶端通过加压装置连接，上述钻杆竖直设置，其底部连接上述压力传感器的顶部，上述压力传感器的底部连接上述探头，上述压力传感器通过上述数据采集线连接至上述数据采集仪。

进一步地，上述探头的底面设置为平底。

进一步地，上述探头的侧面由下至上向内逐渐倾斜。

进一步地，上述加压装置设置为液压千斤顶。

进一步地，上述钻杆的底部和压力传感器的顶部采用螺纹连接，上述压力传感器的底部和探头用螺纹连接。

进一步地，上述数据连接线设置有长度刻度标示。

一种利用上述钻孔内原位静力压入试验方法，步骤包括：

S1：利用钻机进行正常的钻探；