[发明专利]桩基础侧摩阻力室内试验装置及其试验方法

权利要求书

1.桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

设置有试验底盘（25），试验底盘（25）上方中心处为试验桩（23），试验桩（23）外圈为原状试样（22），原状试样（22）外圈为侧围试样（21）；

试验桩（23）顶面设置有测量顶块（5），原状试样（22）顶面设置有原状试样顶板（6），侧围试样（21）顶面设置有侧围试样顶板（20）；

原状试样（22）外圈设置有压力室侧壁（9），与原状试样（22）之间有间隔；压力室侧壁（9）高于原状试样（22），顶缘设置有压力室顶板（19）；压力室顶板（19）环周边缘与试验底盘（25）之间固定有压力室螺栓（29）；试验桩（23）顶面的测量顶块（5）从压力室顶板（19）中心穿出；试验底盘（25）、侧围试样（21）、压力室侧壁（9）、压力室顶板（19）、原状试样顶板（6）、侧围试样顶板（20）和测量顶块（5）围成的空间为压力室，压力室内灌注有围压液体（10）；

试验桩（23）底面设置有顶杆活塞（24），顶杆活塞（24）从试验底盘（25）中心穿入，顶杆活塞（24）底部为液压顶杆（27），液压顶杆（27）与液压泵组（16）相接，管路上设置有微流量计（14）和压力计（15）；测量顶块（5）的顶面设置有压力表（3）和位移传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

压力室与围压泵组（17）相接，管路上设置有围压表（11）。

3.根据权利要求2所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

压力室顶部、压力室顶板（19）上设置有溢流阀（28）。

4.根据权利要求3所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

原状试样（22）顶部连接有进水管（8），底部设置有1号排气阀（12）；

侧围试样（21）底部设置有2号排气阀（26）。

5.根据权利要求4所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

试验底盘（25）上表面设置有圆形的凸台，试验桩（23）、原状试样（22）和侧围试样（21）均置于凸台上方，侧围试样（21）外壁与凸台环周对齐。

6.根据权利要求5所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

试验底盘（25）置于平台形的试验台（13）上，试验底盘（25）底部设置内螺纹，试验台（13）顶面设置有具有外螺纹的的凸台，试验底盘（25）旋紧固定于试验台（13）。

7.根据权利要求6所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

试验台（13）下方设置有底座（18），底座（18）边缘固定有两个立柱（2），试验台（13）悬空固定于立柱（2）；

液压泵组（16）和围压泵组（17）置于底座（18）上；

立柱（2）顶端之间设置有横梁（2），压力表（3）悬挂于横梁（2）。

8.根据权利要求7所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

原状试样顶板（6）上表面设置有环套在测量顶块（5）外的圆筒，从压力室顶板（19）穿出；压力室顶板（19）中心孔缘设置上凸的环台，原状试样顶板（6）的圆筒顶缘设置有环周的外弯折，套于压力室顶板（19）的环台，并通过螺钉固定；

原状试样顶板（6）的圆筒与压力室顶板（19）之间设置有密封胶圈（7）。

9.根据权利要求8所述的桩基础侧摩阻力室内试验装置，其特征在于：

原状试样（22）外包覆有弹性薄膜；

侧围试样（21）和试验底盘（25）的凸台外包覆有弹性薄膜。

10.桩基础侧摩阻力室内试验装置的试验方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：将顶杆活塞（24）顶面与相邻试验底盘（25）顶面调平，在顶杆活塞（24）顶面上制备圆柱状的原状试样（22），直径不大于拟试验桩径的4倍，在原状试样（22）外包覆弹性薄膜；

步骤二：将侧围试样（21）的制样筒套于试验底盘（25）的凸台上，在制样筒内、原状试样（22）外围填筑土样并夯实，制备侧围试样（21），夯实干密度应等于原状试样（22）干密度；

步骤三：取出侧围试样（21）的制样筒，将侧围试样（21）顶部整平，将侧围试样顶板（20）置于顶部，在侧围试样（21）和试验底盘（25）的凸台外包覆弹性薄膜，底部用橡皮筋扎紧，将原状试样（22）和侧围试样（21）同时封闭；

步骤四：在试验底盘（25）上放置压力室侧壁（9），并用压力室螺栓（29）将压力室顶板（19）与试验底盘（25）紧固密封；

步骤五：松开原状试样顶板（6）和压力室顶板（19）之间的螺钉，关闭液压泵组（16）逆向阀稳定液压顶杆（27），打开溢流阀（28），然后开启围压泵组（17）向压力室内注入围压液体（10），压力室注满液体后拧紧溢流阀（28），并逐渐加压稳定到试验围压；

步骤六：在试验围压作用下，打开原状试样（22）和侧围试样（21）中非饱和土的1号排气阀（12）和2号排气阀（26），并维持稳定的固结压力8小时，关闭1号排气阀（12）和2号排气阀（26）；饱和土固结稳定后，在1号排气阀（12）和2号排气阀（26）上连接孔隙水压力计，测量试样内部孔隙水压力；

步骤七：取下测量顶块（5），向下垂直在原状试样（22）中心钻孔，钻至试验底盘（25）并清孔，孔径小于测量顶块直径；

步骤八：钻孔完成后，向孔内注入模拟桩身的材料，制备试验桩（23），注入高度要低于原状试样顶板（6）的底面高度，维持稳定围压14天；

步骤九：待试验桩（23）桩身强度达到要求后，安置压力计（3）和位移传感器（4），紧固原状试样顶板（6）和压力室顶板（19）之间的螺钉，开始试验桩（23）桩身侧摩阻力测试试验；打开液压泵组（16），读取微流量计（14）和压力计（15）的初值；

步骤十：将预计桩基承载力分十级，调节液压泵组（16），分级加压，微流量计（14）测定桩底位移，桩底位移1小时内小于0.01mm后加下一级压力；每级压力下间隔10分钟分别读取微流量计（14）、压力计（15）、压力表（3）和位移传感器（4）的值并记录；当桩底位移在两小时内不能稳定或压力表（3）的值大于等于0.5倍压力计（15）的值时，试验完成；

步骤十一：整理试验数据，根据微流量计（14）值计算各级合作作用下桩底位移量，压力计（15）值计算桩底荷载力，压力表（3）值计算桩顶反力发生时间与桩底荷载的关系；桩体发生剪切位移破坏后，用压力计（15）、微流量计（14）测量值绘制桩身荷载-位移曲线图；

取出试验桩（23），量取试桩外径并计算其平均值，以试桩平均外径作为剪切破坏面计算直径分析该级围压下桩身侧摩阻力；

 步骤十二：通过压力室注入围压液体（10）的两，进行不同围压下的试验桩（23）桩身侧摩阻力测试。