[发明专利]一种刚性透水桩复合地基的复合单元试验装置

说明书

本发明是一种刚性透水桩复合地基的复合单元试验装置，反力架可拆卸的覆盖在模型箱的顶部开口处，用于在模型箱内形成密闭空间；密闭空间内一侧设置有桩体围板结构，另一侧设置有饱和软土层，桩体围板结构顶面和底面均与驱动机构传动连接，两组驱动机构用于共同驱动桩体围板结构在竖直方向往复运动，驱动机构与桩体围板结构的连接处设置有轴力计；饱和软土层的顶部和底部均设置有施压装置，桩体置于桩体围板结构内后，桩体靠近饱和软土层一侧侧面与饱和软土层紧密接触，桩体围板结构内部空间通过导管与集水器连通。该试验装置以刚性排水桩复合地基单桩加固范围为研究对象，能够模拟复合单元中应力状态、径向排水条件及桩土相互作用。

技术领域

本发明涉及岩土工程地基处理技术领域，具体的说是一种刚性透水桩复合地基的复合单元试验装置。

背景技术

岩土工程的模型试验研究方法主要包括现场试验、常重力场（1g）小比尺室内模型试验和离心模型试验。现场试验为理论研究提供了重要的数据支撑，但限于成本及工况的唯一性，很难做到控制变量研究。自重应力场对岩土工程问题的影响很大，土工离心模型试验可以利用离心重力场，在缩尺模型中构造与原型相等的应力状态，但对设备平台要求高，试验成本高，资源有限。缩尺后的1g小模型具有明显的经济优势，广泛应用于岩土工程地基处理领域的机理研究。但1g小模型的应力水平往往远低于实际工况，无法合理地模拟地应力，且通常不满足相似原理，试验结果的定性属性超过了定量属性，因此无法用于定量评估工程的真实情况，且一般不能够直接用于指导生产实践。压缩固结试验、三轴剪切试验等常规土力学单元试验的边界条件确定、可控，能够获取可靠的试验数据，但传统单元试验只针对确定应力状态、应力历史及边界条件的均质单元土样，无法反应复合地基中桩土复合单元的应力应变关系。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种刚性透水桩复合地基的复合单元试验装置，以刚性排水桩复合地基单桩加固范围为研究对象，提取具有代表性厚度的桩土复合单元，能够模拟复合单元中应力状态、径向排水条件及桩土相互作用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种刚性透水桩复合地基的复合单元试验装置，其特征在于：包括模型箱和反力架，反力架可拆卸的覆盖在模型箱的顶部开口处用于在模型箱内形成密闭空间；

密闭空间内一侧设置有桩体围板结构，桩体围板结构内部空间与桩体形状配适，桩体围板结构顶面和底面均与驱动机构传动连接，两组驱动机构用于共同驱动桩体围板结构在竖直方向往复运动，驱动机构与桩体围板结构的连接处设置有轴力计；

密闭空间内另一侧设置有饱和软土层，饱和软土层的顶部和底部均设置有施压装置，施压装置用于对饱和软土层的顶面或底面均匀施加压力；

桩体围板结构与饱和软土层接触的侧面为开口结构，用于使桩体置于桩体围板结构内后桩体靠近饱和软土层一侧侧面与饱和软土层紧密接触，桩体围板结构内部空间通过导管与集水器连通。

施压装置采用水囊，水囊采用柔性材料制成，水囊与饱和软土层之间铺设橡胶垫；水囊与压力泵的输出端连通，压力控制器用于控制水囊内压力。

桩体围板结构包括桩护板，桩护板用于包围覆盖桩体和软土层接触面的其余侧面，桩护板的顶部覆盖有上盖板，桩护板的底部覆盖有下盖板，桩护板与模型箱侧壁之间设置滚珠。

驱动机构采用千斤顶，千斤顶的输出轴与上盖板或下盖板垂直设置，轴力计设置在千斤顶的输出轴端部。

上盖板靠近水囊一侧边缘竖直向上延伸形成护板，下盖板靠近水囊一侧边缘竖直向下延伸形成护板；护板与水囊之间设置有水囊护板。

导管一端穿过上盖板与桩体围板结构内部空间连通，集水器与压力泵的输出端连通，压力控制器用于控制集水器内压力。

桩体内以及饱和软土层中的饱和软土内均匀设置有若干孔压计。

模型箱侧壁采用透明有机玻璃。