[实用新型]稳定承压水条件下单桩竖向静载试验的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及稳定承压水条件下单桩竖向静载试验的测试装置，主要适用于室内竖向静载试验中承压水条件下的单桩竖向承载特性方面的研究，属于桩基测试技术领域。

背景技术

随着全国城市的加速发展，建筑规模逐渐增大，高层建筑越来越多。高层建筑的屹立，桩基起着不可或缺的作用，它可以将上部荷载传递给地基。为了达到理想的持力层，桩基的长度不断增加，桩基础往往会深入到甚至穿过承压层。由于动水压力的存在，承压水条件下的桩基竖向承载力与潜水条件下的桩基竖向承载力特性有较大差异，工程问题也更加复杂。桩基竖向承载力通常由现场竖向静载试验来获得，但是现场试验存在操作复杂、成本高、时间长等不足，且难以获得大量静载测试数据，因此可采用室内竖向静载试验代替现场静载试验。目前，室内试验中很难实现稳定的高承压水环境，主要原因有：1)无法形成封闭的承压水层。承压层中水会在压力作用下沿着桩-土界面、土与模型箱的界面向上发生渗流，导致高承压水条件下的静载试验难以进行，尤其是当承压水的压力水头较大时，这一点尤为突出。2)土体隆起甚至破坏。根据压力平衡法，当承压水的渗透压力超过上部土体的自重，就会发生土体隆起甚至破坏，导致承压水条件下的单桩竖向静载试验失败。

发明内容

为了克服已有单桩竖向静载试验方式的效果较差、操作复杂、费用较高、周期较长的不足，本实用新型提供一种效果好、操作方便、费用低、时间短的稳定承压水条件下单桩竖向静载试验的测试装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种稳定承压水条件下单桩竖向静载试验的测试装置，包括模型箱、竖向加载系统、水压加载系统和数据采集系统，所述模型箱内铺设模拟场地的箱内土体，所述箱内土体埋设试验桩，所述竖向加载系统包括反力架、杠杆、压桩器和砝码，所述压桩器与杠杆中部连接，所述压桩器位于所述试验桩的顶部，所述杠杆的一端铰接在所述反力架上，所述反力架安装在所述模型箱上，所述杠杆的另一端挂接砝码；所述水压加载系统包括水泵、进口反滤芯筒、出口反滤芯筒、传力水袋和反压板，所述水泵的出水口与反滤芯筒连接，所述进口反滤芯筒安装在模型箱壁面的进水口上，所述出口反滤芯筒安装模型箱的壁面的出水口上，所述箱内土体的顶面铺设所述传力水袋，所述传力水袋上设置反压板，所述反压板分为左右两部分且均与转轴连接，左右两块反压板之间采用旋盖连接，所述旋盖穿过所述试验桩；所述数据采集系统包括位移计，所述位移计位于压桩器的顶部，所述位移计与数据采集仪连接。

进一步，所述模型箱的一圈设有滚轮轨道，所述反力架上安装滚轮，所述滚轮安装在所述滚轮轨道上。

再进一步，所述试验桩上安装环形止水条，所述环形止水条包括螺杆、滑槽和橡胶止水条，所述橡胶止水条可滑动地位于所述滑槽内，所述螺杆伸入所述滑槽内，所述橡胶止水条位于所述试验桩的外表面。

所述传力水袋有4个，所述传力水袋之间通过连通管连通，所述连通管与水压力计连接。

所述水压加载系统还包括用于固定所述反压板的挡板，所述挡板可转动地安装在挡板转轴上，所述挡板转轴固定在所述模型箱内。

所述杠杆的一端通过刀口铰与所述反力架连接。

所述模型箱内开有供反滤芯筒放置的安装槽，反滤芯筒与模型箱的壁面之间通过橡胶垫圈密封连接，所述水泵与所述进口反滤芯筒之间的管路上安装阀门和水压力计。

所述出口反滤芯筒的出口安装阀门，所述阀门的下方设有集水池。

本实用新型的有益效果主要表现在：(1)承压水稳定可控。承压层采用压力泵加载，保证试验的压力需求。压力大小通过水压力进行控制和调整。当达到目标压力后，关闭阀门，维持土体中水压力的稳定。(2)实现土与模型箱壁面和桩土界面的止水。在桩土界面的设置环形止水片，能够阻挡自下向上的渗流。模型箱四周采用凹凸相间的壁面，增加承压水的渗流路径，阻止渗流。(3)防止土体隆起破坏。传力水袋能够有效地在反压板和土体之间传递压力，同时反压板被挡板和旋盖固定。所以对于上部不透水层而言，由于土体上表面受反力板约束，避免了土体在承压水作用下的渗流隆起破坏。(4)操作简单，费用低。相对于现场的高昂花费而言，室内试验的装置可以根据需要进行组装，而且可以重复使用。(5)加载力稳定。根据杠杆原理采用砝码加载克服了液压加载的不稳定性，可同时对桩施加几十倍于砝码重量的荷载，增加加载装置的测试范围。

附图说明

图1是稳定承压水条件下单桩竖向静载试验的测试装置的结构示意图。

图2是传力水袋图。

图3是压水板俯视图。

图4是止水条样图。