[发明专利]一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统及试验方法

权利要求书

1.一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述模型系统包括模型箱、模型桩、配置土和传感器；所述模型箱用于充填淤泥质土；所述配置土填充于所述模型箱，用于模拟土体；所述模型桩一端插入所述模型箱内的配置土，另一端露出所述模型箱；所述传感器布置于所述配置土表面或所述模型桩表面或埋设于所述配置土中，用于监测土体的应力应变和模型桩的内力分布。

2.根据权利要求1所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述配置土包括荷载层和持力层。

3.根据权利要求1或2所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述模型箱为长方体形，底部为钢板，长轴侧壁为钢化玻璃，短轴侧壁为亚克力板，所述模型箱的框架、长轴横梁和短轴横梁中部均用角钢加固。

4.根据权利要求3所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述长轴侧壁和短轴侧壁交汇处经过除尘采用丁腈型液态密封胶、玻璃胶、自粘型改性沥青船用封舱胶带逐层进行密闭，内侧角钢进行刷漆防锈。

5.根据权利要求2所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述配置土分为两层，上层模拟荷载层的淤泥质土，下层模拟持力层的砂质黏土。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述传感器包括应变片、微型孔隙水压力计、激光位移计和拉压力传感器。

7.根据权利要求6所述的一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，其特征在于，所述应变片为箔式胶基应变片，在模型桩两侧对称等间距设置；所述微型孔隙水压力计共计四个，布设剖面距离模型桩0.4倍桩径，埋设深度分别为8倍、4倍、2倍和1倍桩径；所述激光位移计共设置三个，一个布置在模型桩靠近荷载层处，另外两个分别设置在荷载层两侧表面距离模型桩一倍桩径处；所述拉压力传感器设置在加载点处。

8.一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统试验方法，其特征在于，包括：

构建模型箱；所述模型箱包括框架、底板、长轴侧壁和短轴侧壁；所述底部为钢板，长轴侧壁为钢化玻璃，短轴侧壁为亚克力板；采用角钢对所述模型箱的框架、长轴侧壁和短轴侧壁中部进行加固；

填筑持力层；在所述模型箱内分层填筑、夯实持力层，填筑过程中将模型桩埋置于模型箱正中位置，并在模型桩的顶部采用钢套环对其进行固定，以免在填筑土层的过程中对模型桩的位置产生影响；在模型桩两侧对称等间距设置七对应变片，在加载点处设置拉压力传感器；

填筑荷载层；将取自现场淤泥质土晾晒后，使其含水率为10%，放入水池加水浸泡15天，待其完全饱和软化后将其搅拌成均匀流塑状；将搅拌好的软土分层倒入模型箱形成荷载层，层与层之间进行刮毛处理；在填筑荷载层的同时在模型箱内壁垫无纺土工布构成排水通道；在荷载层埋设四个微型孔隙水压力计，布设剖面距离模型桩表面0.4倍桩径，埋设深度分别为8倍桩径、4倍桩径、2倍桩径和1倍桩径；布置三个激光位移计，一个布置在模型桩靠近荷载层表面，另外两个分别设置在荷载层两侧表面距离模型桩一倍桩径处；

加载前预处理；在荷载层表明满铺一层红砖进行预压处理，预压时间为12h；土层填筑完成后始终保持1cm水深，静置24小时后进行加载；

加载及数据分析；加载过程中，通过对应变数据的处理可以得到桩身弯矩分布、桩身剪力分布、桩身变形情况、桩身所受土抗力分布情况；利用微型孔隙水压力计获得循环荷载下不同深度处桩周土体的孔压发展情况；通过激光位移计获得循环荷载下桩和桩周土体的变形发展情况；利用拉压力传感器获得输出荷载的实时变化情况；利用加载时的监测数据，分析单桩的桩基承载力、桩周土抗力和桩身位移和p-y曲线特征。