[发明专利]一种开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于它包括模型箱、模型桩、立柱组件和横梁组件，所述模拟实验装置还包括打桩组件或静荷载组件； 

所述的模型桩包括外筒、内筒、半圆钢板、导杆圆柱，所述内筒和外筒筒壁上设有轴向和径向传感器；

所述立柱组件包括与所述模型箱的四周刚性连接的四根立柱； 

所述横梁组件包括下横梁组件和上横梁组件；

所述打桩组件包括马达、桩锤、桩锤导向装置和滑轮组，所述桩锤通过钢丝绳绕过滑轮组与所述马达连接，所述滑轮组连接在所述上横梁组件之间；

所述静荷载组件包括液压千斤顶、液压控制装置、桩锤导向装置和固定于所述桩锤导向装置的连接件。

2.根据权利要求1所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述模型箱为正方体，其右侧、左侧、上侧、下侧和后侧均由钢板制成，前侧由钢化玻璃制成。

3.根据权利要求1或2所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述的下横梁组件包括下前横梁、下右横梁、下后横梁、下左横梁和下中横梁，所述下中横梁包括连接在下左横梁和下右横梁之间的与下前横梁平行的两根下中横梁，以及连接在下前横梁和下后横梁之间的与下左横梁平行的一根下中横梁；所述的上横梁组件包括上左横梁、上右横梁和上中横梁，所述上中横梁包括连接在上左横梁和上右横梁之间的两根上中横梁。

4.根据权利要求2所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述的模型箱上侧钢板连接有模型桩导杆圆柱，上侧钢板上设有排气孔、供水及水头控制装置的预留孔道，所述的下侧钢板设有尾水采集装置的预留孔道。

5.根据权利要求3所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述的桩锤导向装置为由左前角钢、右前角钢、右后角钢、左后角钢组成的桩锤导轨，四个角钢分别连接在所述的两根上中横梁和两根下中横梁之间。

6.根据权利要求1所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述模型箱上侧设有用于模型桩定位的模型桩定位导向槽。

7.根据权利要求1所述的开口管桩锤击贯入和静荷载模拟实验装置，其特征在于，所述外筒和内筒之间设有硅胶。

8.利用权利要求1所述模拟实验装置进行模拟锤击贯入的实验方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)、首先在模型箱内填入松散或密实粉砂，松散粉砂相对密实度控制在0~1/3，密实粉砂相对密实度控制在1/3~2/3，随后缓缓注水至粉砂表面以上2~3 cm处，静置24小时后从箱底泄水孔排水至水面与粉砂表面持平，达到饱和粉砂的制备；

(2)、完成粉砂填埋48小时后，然后进行粉砂填料的双桥静力触探试验，记录触探仪的锥头阻力及侧壁摩阻力沿深度的变化；

(3)、完成双桥静力触探试验12小时后，打桩将桩打入粉砂中，将模型桩插入填料深度为0.7m，调整模型桩导向槽和桩锤导向装置确保模型桩和桩锤在同一竖直线上，通过模型桩导向槽将模型桩的轴向切面紧贴模型箱的玻璃侧板的内壁，测定打桩过程中模型桩的摩阻力。

9.根据权利要求8所述的利用模拟实验装置进行模拟锤击贯入的实验方法，其特征在于，在打桩过程需要还测定以下指标：每次锤击后的贯入及回弹量、每次锤击后的桩身残余应力、土塞指标和土颗粒的位移。