[发明专利]可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统

权利要求书

1.可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

包括静压沉桩力学模拟单元、地基附加应力加载模拟单元、地基土总应力、孔隙水压力及局部变形测试单元、型钢加载反力框架、地基土模拟试验仓及锤击沉桩模拟单元；静压沉桩力学模拟单元螺栓固定于型钢加载反力框架上方，用于模拟静压沉桩施工工艺；地基附加应力加载模拟单元螺栓固定于型钢加载反力框架内部上方，向下提供直接作用于模拟地基土表面的预加荷载，用于模拟房屋基础产生的附加应力或是地基土固结所需的预压力；地基土总应力、孔隙水压力及局部变形测试单元中各类传感器按研究方案需要预埋至地基土模拟试验仓中的模拟地基土内；地基土模拟试验仓通过下滑动滚轴推送至型钢加载反力框架正下方，后用地基土模拟仓定位螺孔（47）定位；锤击沉桩模拟单元螺栓固定于型钢加载反力框架上方，模拟动力沉桩施工工艺。

2.根据权利要求1所述的可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

所述的静压沉桩力学模拟单元，由电动静力触探加载装置（11）、阻力监测记录仪（12）、模拟桩阻力传感器（13）和标准模拟桩节（14）构成，由电动静力触探加载装置（11）模拟压桩机提供静压力，将模拟桩模拟的预制桩体按预定速率贯入模拟的地基土中，并由阻力监测记录仪（12）和模拟桩阻力传感器（13）时刻监测“静压沉桩”过程中桩尖所承受的端阻力和侧摩阻力。

3.根据权利要求1或2所述的可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

所述的地基附加应力加载模拟单元由60T穿心千斤顶（21）、筒形承压柱（22）和数显电液伺服油泵（23）组成；数显电液伺服油泵（23）提供稳定油压，通过油管将压力传递给60T穿心千斤顶（21），60T穿心千斤顶（21）将油压转换成向下的压力，再依靠筒形承压柱（22），把预定荷载直接作用于模拟地基土表面。

4.根据权利要求3所述的可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

所述的地基土总应力、孔隙水压力及局部变形测试单元由高灵敏度电阻变形监测仪（31）、活塞式电阻应变计工作组（32）、钢铉式土压力计孔隙水压力计工作组（33）和多通道应力巡检记录仪（34）组成；活塞式电阻应变计工作组（32）可以测量地基土体内任意局部变形值；钢铉式土压力计孔隙水压力计工作组（33）也能根据研究方案需要预埋在所需监测的土体位置，获得地基土任意局部任意角度的总应力和有效应力参数；各工作组各类型传感器数量根据需要增减，实现从固结前初值、到固结后中值、到沉桩过程完成后的终值全流程全角度监控，精确呈现记录地基土力学行为的演化。

5.根据权利要求4所述的可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

所述的型钢加载反力框架采用翼板宽度及截面高度均为200mm，厚度20mm型槽钢通过高强螺栓拼接，框架整体高2M、长3M、宽2M；框架竖向最高承受试验荷载为80T；从上至下，依次为上部沉桩力学模拟单元定位螺栓（44）、模型桩定位导向套筒（45）、上横梁连接板（46）、型钢门式框架（41）、地基土模拟仓定位螺孔（47）、滚动导向轴承（42）和钢制地板（43）组成；上部沉桩力学模拟单元定位螺栓（44）焊接固定于型钢门式框架（41）的上横梁表面，两根长2M型槽钢平行背靠组成上横梁，其底部通过上横梁连接板用高强螺栓连接；横梁中间焊接有模型桩定位导向套筒（45），该套筒内径根据需要在30-80mm范围内调整，壁厚10mm；门式框架（41）立柱采用4根同等型号型钢开口向外通过柱顶焊接封板及高强螺栓固定于上横梁4个端部，立柱柱底同样通过焊接封板及高强螺栓固定于钢制地板（43）上；滚动导向轴承（42）阵列安放在钢制地板（43）上半圆形凹槽内，涂润滑油减小滚动导向轴承（42）与钢制地板（43）间的滚动摩擦力。

6.根据权利要求5所述的可控应力环境的桩土相互作用力学行为测试系统，其特征在于：

所述的60T穿心千斤顶（21）固定于上横梁连接板（46）之下，60T穿心千斤顶（21）上面还有模型桩定位导向套筒（45），三者竖向同心共轴。