CN110241869B - 一种地基承载力平板动载荷试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地基承载力平板动载荷试验装置及方法，具有成本低、时间短的优点。装置包括承载板，承载板上立设有外套管，外套管上设有管壁开孔，外套管内设有配重活塞，外套管内部设有配重活塞的上限位缓冲垫、下限位缓冲垫，当配重活塞位于外套管下部时，管壁开孔位于配重活塞上方，当配重活塞位于外套管上部时，管壁开孔位于配重活塞下方，配重活塞内立设有内穿管，配重活塞、内穿管之间密封，配重活塞下部设有放气腔与内穿管的下端连通，内穿管的上端通过阀门连接软管的出气端，软管的进气端与高压气源连接，承载板上安装有压力传感器、加速度传感器，压力传感器用于测量放气腔的气压，加速度传感器用于测量承载板的加速度。
Description
技术领域
本发明涉及地基承载力试验技术领域，特别是涉及一种地基承载力平板动载荷试验装置及方法。
背景技术
地基承载力是基础设计的前提和依据，目前确定地基承载力的方法有理论公式法、现场实验法，由于岩土性质的空间变异性，采用理论公式法计算出的地基承载力无法保证准确性。现场实验法包括平板载荷试验法、标准贯入试验法、静力触探试验法，标准贯入试验和静力触探试验无法直接测试出地基承载力，只能用于地基承载力的经验判断，平板载荷试验是目前唯一可以直接测试出地基承载力的方法，因此国家相关规范规定对于设计等级为甲级的地基基础，必须要开展平板载荷试验。
目前的平板载荷试验全部为静载荷试验，通过千斤顶对承载板施加静压力，而反力的提供是在千斤顶上部设置横梁，横梁上部堆放重物，对于一个底面积为0.5m 2 的承载板来说，当地基极限承载力为400kPa时，需要在其上部堆放约20T的重物，重物的搬运、堆载、卸荷，使平板静载荷试验成本很高、时间长，如果改采用两根地锚桩提供反力同样不能有效减小试验成本或减少试验时间。
发明内容
本发明针现有技术的不足，提供一种地基承载力平板动载荷试验装置及方法，具有成本低、时间短的优点。
本发明的目的是这样实现的：
一种地基承载力平板动载荷试验装置，包括承载板，所述承载板上立设有外套管，承载板、外套管之间密封，所述外套管上设有管壁开孔，所述外套管内间隙配合有配重活塞，所述外套管内部设有上限位缓冲垫、下限位缓冲垫，用于对配重活塞限位缓冲，当配重活塞位于外套管下部时，所述管壁开孔位于配重活塞上方，当配重活塞位于外套管上部时，所述管壁开孔位于配重活塞下方，所述配重活塞内立设有内穿管，所述配重活塞、内穿管之间密封，所述配重活塞下部设有放气腔与内穿管的下端连通，内穿管的上端通过阀门连接软管的出气端，软管的进气端与高压气源连接，所述承载板上安装有压力传感器、加速度传感器，所述压力传感器用于测量放气腔的气压，所述加速度传感器用于测量承载板的加速度。
优选地，所述外套管、内穿管均为钢管，所述外套管焊接固定在承载板中部，所述内穿管粘接固定在配重活塞中部。
优选地，所述放气腔呈上小下大的锥状，所述放气腔的上端与内穿管的下端连通。
优选地，所述压力传感器位于外套管内，对应放气腔设置；所述加速度传感器位于外套管外。
优选地，所述阀门采用高压电磁阀，高压电磁阀通过导线连接电源，所述软管采用高压胶管，所述高压气源采用高压储气瓶。
优选地，所述外套管、配重活塞之间的间隙填充有润滑剂。
优选地，所述配重活塞的质量为80-120kg。
一种地基承载力平板动载荷试验方法，包括一种地基承载力平板动载荷试验装置，试验方法包括以下步骤：
S1：将承载板放置于地基表面，阀门处于关闭状态；
S2：估计地基的承载力，调节高压气源压力，使高压气源压力大于地基的承载力；
S3：打开阀门，高压气体从高压气源出来后，依次穿过软管、阀门、内穿管到达放气腔，并对承载板施加竖向压力，使承载板向下沉降，同时高压气体推动配重活塞向上加速运动，当配重活塞底部超过管壁开孔时，高压气体向外泄漏，压力降低，配重活塞向上减速运动，与上限位缓冲垫发生碰撞，然后向下掉落，与下限位缓冲垫发生碰撞后最终稳定；压力传感器测得气压随时间的变化值p(t)，加速度传感器测得承载板的运动加速度随时间的变化值a(t)；
S4：对a(t)二次积分，得到承载板的沉降随时间的变化值s(t)；
S5：根据p(t)、s(t)作出p-s曲线；
S6：根据p-s曲线判断出地基的动载荷承载力fd。
优选地，还包括步骤S7：结合平板动载荷、静载荷的历史试验数据统计，根据动载荷承载力fd确定出地基的静载荷承载力fs。
优选地，步骤S3中，在高压气体推动配重活塞向上加速运动的过程中，高压气体的体积膨胀后压力减小，控制高压气体压力，使承载板上的竖向压力保持稳定。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明采用高压气体对安置在地基土上的承载板施加瞬间的动力荷载，根据测试出的气体压力、承载板沉降值，确定出地基承载力。配重活塞在一个很短的时间内封闭住气体，通过高压气体对承载板施加竖向压力，无需千斤顶施压，配重活塞质量在一百公斤左右，无需更多的重物堆载，具有成本低、时间短的优点。
附图说明
图1为配重活塞位于外套管下部时，本发明的结构示意图；
图2为配重活塞位于外套管中部时，本发明的结构示意图；
图3为配重活塞位于外套管上部时，本发明的结构示意图。
附图
附图中，1-承载板，2-压力传感器，3-外套管，4-管壁开孔，5-配重活塞，6-内穿管，7-高压电磁阀，8-高压胶管，9-高压胶管的进气端，10-导线，11-上限位缓冲垫，12-下限位缓冲垫，13-地基土，14-加速度传感器。
具体实施方式
参见图1，一种地基承载力平板动载荷试验装置，包括承载板1，外套管3居中焊接在承载板1上，承载板采用圆形钢板，在外套管3中部有管壁开孔4，配重活塞5置于外套管3内部，配重活塞5内部是内穿管6，外套管、内穿管内均为钢管，内穿管6下部为上小下大的锥状放气腔，上部通过高压电磁阀7与高压胶管8相连，高压胶管的进气端9与高压储气瓶(未示出)相连，高压电磁阀7通电前处于常闭状态，高压电磁阀7通过导线10与电源(未示出)相连后可开启高压电磁阀7，在外套管3的内部上下端分别设置上限位缓冲垫11和下限位缓冲垫12，外套管3与配重活塞5之间的缝隙采用润滑剂充填。
一种地基承载力平板动载荷试验方法，包括以下步骤：
S1：将本装置水平放置于待测试的地基13表面，在承载板1上安置加速度传感器14。
S2：高压胶管的进气端9与高压储气瓶口相连，根据估计的地基土13承载力，调节高压储气瓶内压力，估计的地基土承载力大于实际的地基土承载力时，对试验结果没有影响，仅造成压力浪费，估计的地基土承载力小于实际的地基土承载力时，会导致无法有效测试出地基土承载力，因此在估计地基土承载力时可适当偏大。
S3：开启导线10电源，高压电磁阀7打开，高压气体通过内穿管6进入装置内，对承载板1施加竖向压力，参见图1-图3，过程中，本装置通过高压气体对承载板1施加竖向压力，高压气体体积膨胀后压力减小，可通过控制高压气体压力调节施加在承载板1上的竖向压力，调节方式可以通过高压储气瓶出气口的调压阀实现，同时高压气体使配重活塞5向上加速运动，但当配重活塞5底部超过管壁开孔4时，气体向外泄漏，压力急剧减小，配重活塞5向上减速运动，与上限位缓冲垫11发生碰撞，然后向下掉落，与下限位缓冲垫12发生碰撞后最终稳定，采用高压储气瓶作为高压气源，高压储气瓶内高压气体有限，放气时间很短，放气后失去压力，不需要关闭电磁阀。
压力传感器2记录下气压随时间的变化值p(t)，加速度传感器14记录下承载板1的运动加速度随时间的变化值a(t)。
S4：a(t)的时间二次积分得到承载板1的沉降随时间的变化值s(t)。
S5：根据p(t)、s(t)作出p-s曲线。
S6：根据p-s曲线判断出地基的动载荷承载力fd。
S7：结合前期的平板动载荷、静载荷试验数据统计，根据动载荷承载力fd确定出地基的静载荷承载力fs。
根据某类地基土三次实验的对比结果，如fd分别为12.2、14.3、16.5，对应的fs分别为6.8、7.9、9.2，取平均后计算出fd/fs＝1.80,对于该类地基土以后可根据测试出的fd值直接除以1.80得到地基土的静载荷承载力fs,不同的地基土fd/fs会有所差别，需要开展相应的平板动载荷、静载荷对比实验。
本专利申请的具体确定方法同现有技术中的地基承载力平板静载荷试验，具体可参见GB50021-2001岩土工程勘察规范[S]。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种地基承载力平板动载荷试验装置，其特征在于：包括承载板，所述承载板上立设有外套管，承载板、外套管之间密封，所述外套管上设有管壁开孔，所述外套管内间隙配合有配重活塞，所述外套管内部设有上限位缓冲垫、下限位缓冲垫，用于对配重活塞限位缓冲，当配重活塞位于外套管下部时，所述管壁开孔位于配重活塞上方，当配重活塞位于外套管上部时，所述管壁开孔位于配重活塞下方，所述配重活塞内立设有内穿管，所述配重活塞、内穿管之间密封，所述配重活塞下部设有放气腔与内穿管的下端连通，内穿管的上端通过阀门连接软管的出气端，软管的进气端与高压气源连接，所述承载板上安装有压力传感器、加速度传感器，所述压力传感器用于测量放气腔的气压，所述加速度传感器用于测量承载板的加速度；
所述外套管、内穿管均为钢管，所述外套管焊接固定在承载板中部，所述内穿管粘接固定在配重活塞中部；
所述放气腔呈上小下大的锥状，所述放气腔的上端与内穿管的下端连通；
所述压力传感器位于外套管内，对应放气腔设置；所述加速度传感器位于外套管外。
2.根据权利要求1所述的一种地基承载力平板动载荷试验装置，其特征在于，所述阀门采用高压电磁阀，高压电磁阀通过导线连接电源，所述软管采用高压胶管，所述高压气源采用高压储气瓶。
3.根据权利要求1所述的一种地基承载力平板动载荷试验装置，其特征在于，所述外套管、配重活塞之间的间隙填充有润滑剂。
4.根据权利要求1所述的一种地基承载力平板动载荷试验装置，其特征在于，所述配重活塞的质量为80-120kg。
5.一种地基承载力平板动载荷试验方法，其特征在于，包括权利要求1所述的一种地基承载力平板动载荷试验装置，试验方法包括以下步骤：
S1：将承载板放置于地基表面，阀门处于关闭状态；
S2：估计地基的承载力，调节高压气源压力，使高压气源压力大于地基的承载力；
S3：打开阀门，高压气体从高压气源出来后，依次穿过软管、阀门、内穿管到达放气腔，并对承载板施加竖向压力，使承载板向下沉降，同时高压气体推动配重活塞向上加速运动，当配重活塞底部超过管壁开孔时，高压气体向外泄漏，压力降低，配重活塞向上减速运动，与上限位缓冲垫发生碰撞，然后向下掉落，与下限位缓冲垫发生碰撞后最终稳定；压力传感器测得气压随时间的变化值p(t)，加速度传感器测得承载板的运动加速度随时间的变化值a(t)；
S4：对a(t)二次积分，得到承载板的沉降随时间的变化值s(t)；
S5：根据p(t)、s(t)作出p-s曲线；
S6：根据p-s曲线判断出地基的动载荷承载力fd。
6.根据权利要求5所述的一种地基承载力平板动载荷试验方法，其特征在于，还包括步骤S7：结合平板动载荷、静载荷的历史试验数据统计，根据动载荷承载力fd确定出地基的静载荷承载力fs。
7.根据权利要求5所述的一种地基承载力平板动载荷试验方法，其特征在于，步骤S3中，在高压气体推动配重活塞向上加速运动的过程中，高压气体的体积膨胀后压力减小，控制高压气体压力，使承载板上的竖向压力保持稳定。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1455055A (zh) * | 2003-04-11 | 2003-11-12 | 董天文 | 端承型大直径桩墩竖向承载力检测方法 |
| CN101865800A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-10-20 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 室内测试地基土承载力和变形特性的试验装置及其方法 |
| CN103806907A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-21 | 西南石油大学 | 一种深井、超深井钻井岩石可钻性测试装置及测试方法 |
| CN104089826A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-08 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置及其测试方法 |
| CN104594323A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-06 | 浙江省工程勘察院 | 水平基准基床系数测试装置及利用该装置的测试方法 |
| JP2015218514A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 応用計測サービス株式会社 | 孔内載荷試験装置 |
| CN105714754A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-06-29 | 重庆科技学院 | 地基平板载荷试验气囊的制作方法 |
| CN106245691A (zh) * | 2016-09-28 | 2016-12-21 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 钙质砂动静荷载多功能桩基模型试验装置 |
| CN107700559A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-16 | 国家电网公司 | 一种输电线路杆塔基础强度试验拉压一体连接装置 |
| CN107796279A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-13 | 重庆科技学院 | 柔性承载板载荷试验测试地基土变形模量的方法 |
| CN208830374U (zh) * | 2018-09-12 | 2019-05-07 | 贵州鑫瑞达科技有限公司 | 一种用于混凝土桩基的荷载测试系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ302722B6 (cs) * | 2010-03-23 | 2011-09-21 | Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta stavební, Experimentální centrum | Zarízení pro stanovení pracovního diagramu zemních kotev v tahu |
-
2019
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1455055A (zh) * | 2003-04-11 | 2003-11-12 | 董天文 | 端承型大直径桩墩竖向承载力检测方法 |
| CN101865800A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-10-20 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 室内测试地基土承载力和变形特性的试验装置及其方法 |
| CN103806907A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-21 | 西南石油大学 | 一种深井、超深井钻井岩石可钻性测试装置及测试方法 |
| JP2015218514A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 応用計測サービス株式会社 | 孔内載荷試験装置 |
| CN104089826A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-08 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置及其测试方法 |
| CN104594323A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-06 | 浙江省工程勘察院 | 水平基准基床系数测试装置及利用该装置的测试方法 |
| CN105714754A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-06-29 | 重庆科技学院 | 地基平板载荷试验气囊的制作方法 |
| CN106245691A (zh) * | 2016-09-28 | 2016-12-21 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 钙质砂动静荷载多功能桩基模型试验装置 |
| CN107796279A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-03-13 | 重庆科技学院 | 柔性承载板载荷试验测试地基土变形模量的方法 |
| CN107700559A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-16 | 国家电网公司 | 一种输电线路杆塔基础强度试验拉压一体连接装置 |
| CN208830374U (zh) * | 2018-09-12 | 2019-05-07 | 贵州鑫瑞达科技有限公司 | 一种用于混凝土桩基的荷载测试系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《泥岩和砂岩嵌岩桩承载特性室内试验研究》;吴同情等;《工业建筑》;第47卷(第5期);第101-106页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110241869A (zh) | 2019-09-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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