[发明专利]用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置及其组装方法

权利要求书

1.一种用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：包括用于放置实验桩的实验箱、位于实验箱上方的反力架以及位于反力架与实验箱之间的千斤顶(1)，所述千斤顶(1)的上表面与反力架固定，下表面通过压力传感器(2)与可作用于实验桩上的传力杆(3)相连接，该传力杆(3)上还连接有位移传感器(4)；所述反力架包括上垫板(7)、下垫板(8)以及用于连接上、下垫板且均布的若干个立柱(9)；所述上垫板(7)的下表面与千斤顶(1)的上表面固定连接，所述下垫板(8)与实验箱的上表面固定连接，且传力杆(3)可穿过下垫板(8)伸入实验箱并作用于实验桩上。

2.根据权利要求1所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述实验箱包括横截面呈工字型的中空圆柱状腔体结构(5)和位于该腔体结构(5)下方的底封板(6)，该底封板(6)为阶梯圆台结构，其上部凸起圆台与腔体结构(5)的内腔相适配。

3.根据权利要求2所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述腔体结构(5)的材质为航空级铝合金2024、航空级铝合金7075或钛合金。

4.根据权利要求1所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述上垫板(7)为圆形不锈钢板，其上分别错位开设有用于连接立柱(9)的A组沉头螺纹孔和用于连接千斤顶(1)的B组沉头螺纹孔，所述A组沉头螺纹孔均布于上垫板(7)靠外圈，所述B组沉头螺纹孔中一螺纹孔位于上垫板(7)的圆心位置，其余以圆心均布于上垫板(7)靠内圈。

5.根据权利要求1所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述下垫板(8)为圆环形不锈钢板，其上错位开设有用于连接立柱(9)的A′组沉头螺纹孔和用于连接实验箱的C组螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述实验箱的上表面开设有与下垫板(8)相连接的C′组螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置，其特征在于：所述传力杆(3)上还连接有用于装夹位移传感器(4)的夹具(10)，该夹具(10)包括通过紧固件相互连接的两瓣式对开夹具片，每一夹具片上具有两个分别与位置传感器(4)和传力杆(3)相适配的卡槽。

8.根据权利要求1-7任一所述的用于研究桩-岩界面破坏机理的实验装置的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、依次采用螺栓组装连接上垫板(7)、立柱(9)和下垫板(8)形成反力架；

(2)、用螺栓组装连接腔体结构(5)和底封板(6)形成实验箱，腔体结构(5)的内腔内用于放置实验桩，实验过程中X-ray扫描区域即为腔体结构的内腔；

(3)、将千斤顶(1)、压力传感器(2)和传力杆(3)自上而下依次组装连接，再将装夹有位移传感器(4)的夹具(10)固定于传力杆(3)上；

(4)、将步骤3中组装后的千斤顶(1)的顶面通过螺栓与上垫板(7)相连接；

(5)、采用螺栓将步骤4组装后的部件与步骤2组装完的实验箱相连接，连接时需要先将传力杆(3)的下端伸入腔体结构(5)的内腔使传力杆(3)可作用于实验桩，连接完成后调整夹具(10)高度使得位移传感器(4)的下端与下垫板(8)的上表面相接触；

(6)、连接外部实验设备：将外部加载系统与千斤顶(1)相连接，将压力传感器(2)和位移传感器(4)分别与外部数据采集系统相电连接；

(7)、实验设备调试：依次调试外部加载系统、压力传感器(2)、位移传感器(4)、外部数据采集系统是否运行正常，待调试结束即可进行预加载实验并制定加载分级及扫描参数，预加载实验完成后即可开始嵌岩桩加载过程桩-岩界面剪切特性及微观破坏机理扫描实验。