[发明专利]一种模拟沉桩施工的工程试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟沉桩施工的工程试验装置及方法，包括支架部分，为整个试验装置提供支撑；试样盒部分，位于所述支架部分内部，用于承装试样；气动荷载施加部分，位于所述试样盒部分的一侧，用于对试样盒部分在水平方向上施加冲击和静压荷载；液压荷载施加部分，用于对试样盒部分在水平方向上施加大的静压荷载；锤击荷载施加部分，用于对试样盒部分进行等能量的锤击荷载；竖向荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上方，用于对试样盒部分提供竖向压力，来模拟模型桩的围压；采集部分，用于采集试验过程中产生的各项数据。本发明可以实现多种水平荷载方式和多种竖向荷载方式相结合的桩‑土接触界面的沉桩模拟试验。

技术领域

本发明涉及岩土工程的技术领域，尤其涉及一种模拟沉桩施工的工程试验装置，同时还涉及一种模拟沉桩施工的工程试验方法。

背景技术

岩土工程中模拟沉桩施工，要考虑桩基的桩-土界面接触问题一直是研究的重点工作，主要包括两方面，一方面是在沉桩过程中，桩与土体接触面的相互作用，由于桩基工程中多采用锤击、振动的方式进行沉桩，桩在不同的能量形式下作用，其与桩周土体的接触性状研究一直是目前的研究重点；二方面是在桩基承载过程中，由于桩基是通过侧摩阻力和桩端共同承载的，通常需要考虑桩侧桩-土、桩端-土体接触的问题，桩侧土体的承载性状十分重要；三方面是如何模拟桩深不同埋深处的土体围压效应。

其中桩侧摩阻力是一个重要的研究工作，因为其涉及到桩基的承载特性十分重要，工程中桩基一般是桩侧承载先于桩端进行承载。而桩侧摩阻力的问题，是桩基工程中研究的重点内容。通常工程实践过程中，多采用原位试验的方法，对相关工程现场进行研究，进行工程类试桩。而由于很多工程实际试验其耗资相当巨大，通常无法使用足够数量的现场原位试验获取相应的信息，现阶段主要通过土工模型试验和数值模拟获取相应的参数，土工模拟试验是在相似原理的基础上，优化考虑包括运动相似，动力相似，几何相似等基本方法。土工模拟试验采取的比例缩放方法，能够对相应的因素做出判断，在机理分析和解释方面具有重要意义，但和实际工程施工又有所区别。因此，有必要研发一种模拟沉桩施工的工程试验装置和方法。

发明内容

基于上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在于提供一种模拟沉桩施工的工程试验装置及方法，可以实现多种水平荷载方式和多种竖向荷载方式相结合的桩-土接触界面的沉桩模拟试验。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

本发明的模拟沉桩施工的工程试验装置包括支架部分，为整个试验装置提供支撑；试样盒部分，位于所述支架部分内部，用于承装试样；气动荷载施加部分，位于所述试样盒部分的一侧，用于对试样盒部分在水平方向上施加冲击和静压荷载；液压荷载施加部分，位于所述试样盒部分的一侧，用于对试样盒部分在水平方向上施加大的静压荷载；锤击荷载施加部分，位于所述试样盒部分的一侧，用于对试样盒部分进行等能量的锤击荷载；竖向荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上方，用于对试样盒部分提供竖向压力，来模拟模型桩的围压；采集部分，位于所述试样盒部分内、及位于试样盒部分与所述气动荷载施加部分、液压荷载施加部分、锤击荷载施加部分和竖向荷载施加部分之间，用于采集试验过程中产生的各项数据。