[发明专利]一种真空负压静力试桩的模型试验装置及试验方法

说明书

一种真空负压静力试桩的模型试验装置及试验方法，装置包括：可视化模型箱组件，包括可视化模型箱、土样、模型桩和尼龙棒，尼龙棒绕模型桩周边等间距预埋在土体中，模型桩顶部和尼龙棒顶部均伸出土体表面；可视化的真空负压密封组件，包括环形垫板、刚性平台、圆柱形树脂玻璃筒、软质密封层和真空抽气机，圆柱形树脂玻璃筒紧密连接在环形垫板与刚性平台之间；反力加载系统，包括承压板、千斤顶、钢垫板、主梁、条形支墩和油泵；测量系统，包括气压监测仪、基准梁、沉降传感仪、沉降数据采集仪。本发明采用真空负压静力试桩法检测，不再需要外部加重荷载；通过不同性质土体的排列组合模拟多种工况下的土体，适用于研究各种性质土体下的桩基承载力。

技术领域

本发明属于桩基工程检测技术领域，具体涉及真空负压静力试桩的模型试验装置及试验方法，适用于桩基承载力的检测试验研究。

背景技术

近年来，随着我国工程建设的飞速发展，年用桩量已经超过1000万根，但随之而来的桩基质量问题层出不穷，影响桩基础的正常工作形状，进而影响建筑物正常的使用。因此，加强桩基施工后的质量检测进行模型试验研究是非常重要的。

现有试验中采用的桩基承载力检测方法主要分为两大类：第一类是静载荷试验法(直接法)，该方法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况，且检测结果比较直接准确，但其试验周期长，费用相对较高，占地场地较大且存在安全隐患，一般用于小比率抽检。第二类是动力测试方法(半直接法，包括低应变法和高应变法)，尽管该类方法具有测试速度快、成本小、场地要求低等优点，但经过30多年的工程实践，低应变动态测试方法检测桩的承载力已经基本被否定，高应变动态测试方法检测桩的承载力也因其误差来源较多导致测试结果不可靠、对检测员的素质要求高等缺点，在工程中应用也呈减少的趋势。在工程实际中，单桩竖向抗压静载荷试验法是最接近于竖向抗压桩实际工作状态的，因此静载荷试验法作为桩基承载力检测的主要手段。鉴于传统桩基静载荷试验的种种问题和不足，尤其是软土地基的桩基工程越来越多，采用常规试桩方法远不能适应桩基的检测研究工作，迫切需要寻找新的测试方法解决改善这些问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有静载荷试验技术存在的上述不足，提供一种真空负压静力试桩的模型试验装置及试验方法，采用真空负压静力试桩法来进行桩基承载力的检测，不再需要外部加重荷载；通过不同性质土体的排列组合模拟多种工况下的土体，适用于研究各种性质土体下的桩基承载力，为相关模型试验的设计提供指导。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种真空负压静力试桩的模型试验装置，至少包括：

可视化模型箱组件，包括可视化模型箱、土样、模型桩和尼龙棒，所述可视化模型箱正面为高透光率钢化有机玻璃；所述土样分层装入可视化模型箱内并夯实形成若干分层土体，所述模型桩预埋在可视化模型箱中心位置的土体中，所述尼龙棒绕模型桩周边等间距预埋在土体中，模型桩顶部和尼龙棒顶部均伸出土体表面；

可视化的真空负压密封组件，包括环形垫板、刚性平台、圆柱形树脂玻璃筒、软质密封层和真空抽气机，环形垫板通过尼龙棒固定在分层土体表面，圆柱形树脂玻璃筒紧密连接在环形垫板和刚性平台之间，软质密封层覆盖在刚性平台和圆柱形树脂玻璃筒外层，刚性平台、圆柱形树脂玻璃筒、环形垫板与土体表面通过软质密封层形成密闭试验空间，真空抽气机通过抽真空通道和密闭试验空间内连接，用于随时抽取密闭试验空间内的空气，保持密闭试验空间内的真空度；

反力加载系统，包括承压板、千斤顶、钢垫板、主梁、条形支墩和油泵，承压板、千斤顶、钢垫板、主梁自下而上依次布置在模型桩顶部与刚性平台底部之间，主梁放置于条形支墩上，条形支墩固定在土体表面，油泵上设置压力表，油泵设置在密闭试验空间外，并与密闭试验空间内的千斤顶连接，油泵用于给千斤顶加压提供试验所需反力；