[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

说明书

一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统及试验方法，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。本发明所提供的淤泥质土层中单桩基础的模型系统与现有的模型系统相比较，更适用于高含水量的淤泥质土层，能有效地研究近海淤泥质土层中荷载作用下单桩式基础的响应特征。

技术领域

本发明涉及岩土工程和工程结构试验技术领域，具体涉及一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统及试验方法。

背景技术

随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快，海洋资源勘探与开发已成为焦点。近海工程主要是指在大陆架较浅水域修建的工程构筑物，我国近海特别是江浙海域广泛分布高含水量的淤泥和淤泥质土，导致许多岸上工程的研究成果无法应用到近海工程，其中尤为突出的是近海桩基础。

试验研究是揭示循环下桩基特性最直接及最根本的方法，也是验证理论分析结果最有效的方法。桩基试验主要包括现场原型试验、1g下的模型试验及离心试验。三种试验方法各有优缺点，其中原型试验最为接近实际情况，结果最具说服力。由于试验成本高，测试难度大等原因，国内外针对循环下桩基特性的试验研究主要以1g下的室内模型试验为主。目前，1g下的室内模型试验主要模拟土层为砂土和常规黏土，针对高含水量淤泥和淤泥质土层中的桩基础实验模型在国内鲜有报告。为了更好地研究我国淤泥质土海域的桩基础承载特征和设计方法，有必要对淤泥质土层单桩基础的模型系统及试验方法进行研究。

发明内容

本发明提供了一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统及试验方法，为研究淤泥质土海域的桩基础承载特征和设计方法提供了方案。

一方面，本发明提供了一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统，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。

可选的，所述配置土包括荷载层和持力层。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

另一方面，本发明提供了一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统试验方法，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；