CN111424737B - p-y曲线单元体试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及单桩基础水平受力特性分析试验领域，特别是p‑y曲线单元体试验装置及试验方法。上支撑托板位于下支撑托板的上方，上支撑托板和下支撑托板之间通过位于左、右两侧的呈对称设置的桁架支架固定连接，每侧设有至少一根桁架支架，试样容器、伺服固结机构和多向伺服作动器分别与两侧的桁架支架连接，伺服固结机构位于试样容器的上方，伺服固结机构的上方以及试样容器的下方均设有多向伺服作动器。通过上下同时施加相同大小的荷载来实现桩单元的平动，以模拟某一土体单元处的受荷情况，并通过伺服固结装置施加压力，以模拟该深度处土体应力状态，从而精确地得到地面以下任一深度处的p‑y响应曲线。
Description
技术领域
本发明涉及单桩基础水平受力特性分析试验领域，特别是p-y曲线单元体试验装置及试验方法。
背景技术
海上风能在向低碳能源供应转型的过程中发挥了重要作用，在过去十年中得到了迅速发展。大多数海上风力涡轮机都是基于大直径单桩建造的。单桩基础结构简单，受力明确，占用的海床面积较小且无需前期整理，还具有承载力高的特点，沉降量小而均匀。相比竖向荷载，海上风电的桩基础主要承受自上部结构传递来的风力、潮流及波浪等水平循环荷载，这些水平荷载的两个重要特点就是低频性及长期循环性，长期低频循环侧向荷载会造成单桩基础永久的侧向变形。目前，海上风电单桩基础水平受力特性分析广泛采用p-y曲线法。
目前在室内模型试验中对于p-y曲线的研究大多采用模型桩斜桩试验，他们模拟的是一整根桩的受荷响应，即在一个模型箱中加上土，然后插入模型桩，对桩端施加水平荷载，以测得该桩在各深度处的p-y动力响应。这些试验存在的问题主要有：①没有模拟现场土体所受应力场情况，因此测得的p-y曲线在现场应用中误差偏大；②大多试验都不能提供多个方向上的循环加载，因此目前关于三维p-y曲线研究甚少；③只能获得地表以下一定深度的土层的p-y曲线，而不能较精确地得到海底任意深度处的p-y曲线。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种p-y曲线单元体试验装置及试验方法，通过上下同时施加相同大小的荷载来实现桩单元的平动，以模拟某一土体单元处的受荷情况，并通过伺服固结装置施加压力，以模拟该深度处土体应力状态，从而精确地得到地面以下任一深度处的p-y响应曲线。
本发明的技术方案是：一种p-y曲线单元体试验装置，包括桁架，其中，还包括试样容器、伺服固结机构、多向伺服作动器，桁架包括上支撑托板、下支撑托板和桁架支架，上支撑托板位于下支撑托板的上方，上支撑托板和下支撑托板之间通过位于左、右两侧的呈对称设置的桁架支架固定连接，每侧设有至少一根桁架支架，试样容器、伺服固结机构和多向伺服作动器分别与两侧的桁架支架连接，伺服固结机构位于试样容器的上方，伺服固结机构的上方以及试样容器的下方均设有多向伺服作动器；
所述试样容器包括内层容器、外层容器、顶部盖板、底部盖板和桩单元，内层容器内盛装有岩土试样，内层容器位于外层容器内，外层容器与桁架之间通过固定环和桁架节点板连接，试样容器的顶部设有顶部盖板，试样容器的底部设有底部盖板，顶部盖板与伺服固结机构固定连接，底部盖板位于固定环的下方，并通过数个弹簧锁扣与固定环固定连接；
所述内层容器内岩土试样的上方和下方均设有多孔滤板，桩单元从试样容器的中心穿过，对应的在顶部盖板、多孔滤板、底部盖板的中心均设有圆孔，中心圆孔的直径大于桩单元的直径，多孔滤板与岩土试样之间设置隔板，隔板套在桩单元上，隔板的外径大于多孔滤板中心圆孔的直径；
所述伺服固结机构包括两个左、右对称设置的伺服电机Ⅰ和与伺服电机Ⅰ的输出端固定连接的两压力传递滑块，伺服电机Ⅰ的顶端与上支撑托板固定连接，压力传递滑块的一端与伺服电机Ⅰ的底部固定连接，另一端的底部与顶部盖板固定连接，压力传递滑块套在桁架支架上；
在桩单元的上部和下部分别安装有多向伺服作动器，多向伺服作动器包括伺服电机Ⅱ、齿轮转盘和两个分别与齿轮转盘啮合且呈对称设置的小齿轮，伺服电机Ⅱ固定在齿轮转盘上，两小齿轮位于齿轮转盘的外侧，小齿轮分别设置在支撑板上，小齿轮的中心转轴与电机的输出轴连接，电机和支撑板分别通过桁架节点板与桁架支架连接。
本发明中，所述桁架节点板包括连接板、连接环和固定套，连接板的两端分别与连接环固定连接，连接环呈圆筒状，固定套固定在连接环内，连接板与固定环/电机/支撑板固定连接，固定套套在桁架支架的外表面，固定套和桁架支架之间通过拧紧螺栓固定连接。当需要调节桁架节点板的位置时，旋松螺栓，使桁架节点板沿桁架支架上下移动，移动过程中固定套起到了导向作用。
所述内层容器为圆柱状圆筒，外层容器为上部外表面尺寸大于下部外表面尺寸的异形圆筒，外径变化处形成台阶；
所述外层容器的中部通过固定环Ⅱ和桁架节点板与桁架支架连接，外层容器外表面的中部对称设置两固定环Ⅱ，固定环Ⅱ的一端呈弧形开口，弧形开口卡在外层容器的外表面，固定环Ⅱ的另一端与桁架节点板固定连接；
外层容器外径变化产生的台阶处设有固定环Ⅰ，固定环Ⅰ卡套在外层容器外表面的下部，呈环形的封闭状，固定环Ⅰ的外侧对称设置两桁架节点板，固定环Ⅰ与桁架节点板固定连接；
桁架节点板套在桁架支架上，桁架节点板在桁架支架上的位置可调。
所述压力传递滑块包括连接块、桁架节点板和压块，桁架节点板的连接板与压块固定连接，压块为长条状钢块，顶部盖板与两压块的底部表面固定连接，桁架节点板的固定套套在桁架支架上，桁架节点板的连接环与连接块固定连接，连接块与伺服电机Ⅰ的输出端固定连接。
还包括计算机控制台，计算机系统设置在计算机控制台内，计算机系统分别与伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ和电机连接。
所述桁架支架为中空管架，计算机系统与伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ和电机的连接管线设置在桁架支架的中空管内。
本发明还包括一种利用上述p-y曲线单元体试验装置进行试验的方法，其中，包括以下步骤：
S1.现场取样：将内层容器作为岩土取样器，联合自制取样机进行现场取样，取样完成后，将装有岩土试样的内层容器放回外层容器中，调节试样容器的高度并固定；
S2.施加竖向固结压力:由计算机系统控制伺服固结机构向下施加所需的竖向固结压力，安装在土样顶部的压力传感器实时监测并将其测得的压力反馈至计算机系统；
S3.植入桩单元:固结2-3天待土体的应力状态稳定后，将桩单元从压桩孔直接压入或采用机械钻孔后植入；
S4.对桩单元循环加载：桩单元植入后，维持固结压力并稳定24小时后，由计算机系统控制多向伺服作动器循环加载并实时实时记录荷载和位移的时程曲线，得到p-y曲线。
多向伺服作动器可分别施加单调荷载、双向水平循环荷载、多自由度循环荷载：当齿轮转盘不动时，两伺服电机Ⅱ同时对桩单元顶端和底端施加计算机系统给定大小的荷载，此时多向伺服作动器处于施加单调荷载模式；两伺服电机Ⅱ在某一方向上加载卸载后，计算机系统控制小齿轮转动，使齿轮转盘转动180°后，再次加载卸载，此时多向伺服作动器处于施加双向水平循环荷载模式；伺服电机Ⅱ对桩单元施加一个方向的荷载后，转动齿轮转盘，使伺服电机Ⅱ在任一方向施加荷载，此时多向伺服作动器处于施加多自由度循环荷载模式。
本发明的有益效果是：
通过上下同时施加相同大小的荷载来实现桩单元的平动，以模拟某一土体单元处的受荷情况，并通过伺服固结装置施加压力，以模拟该深度处土体应力状态，从而精确地得到地面以下任一深度处的p-y响应曲线。该装置能对海床不同深度处岩/土体的动力响应特性进行分析，为海上风机单桩基础的设计和安装提供一定的建议。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中试样容器的剖面图；
图3是本发明中试样容器与桁架之间的连接件的结构示意图；
图4是本发明中桁架节点板的结构示意图；
图5是本发明中伺服固结机构与桁架连接的结构示意图；
图6是本发明中多项伺服作动器的结构示意图。
图中：1内层容器；2外层容器；3固定环Ⅰ；4固定环Ⅱ；5桁架节点板；501连接板；502连接环；503固定套；6多孔滤板；8桩单元；9隔板；10底部盖板；11弹簧锁扣；12伺服电机Ⅰ；14顶部盖板；15计算机控制台；16桁架支架；17上支撑托板；18压桩孔；19伺服电机Ⅱ；20齿轮转盘；21小齿轮；22电机；23压力传递滑块；2301连接块；2302桁架节点板Ⅰ；2303压块；24下支撑托板。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
如图1所述，本发明所述的p-y曲线单元体试验装置包括桁架、试样容器、伺服固结机构、多向伺服作动器和计算机控制台15，桁架包括上支撑托板17、下支撑托板24和桁架支架16，上支撑托板17位于下支撑托板24的上方，上支撑托板17和下支撑托板24之间通过位于左、右两侧的呈对称设置的桁架支架16固定连接，每侧设有至少一根桁架支架16。试样容器、伺服固结机构和多向伺服作动器均设置在桁架上，试样容器、伺服固结机构和多向伺服作动器分别与两侧的桁架支架16连接，伺服固结机构位于试样容器的上方，伺服固结机构的上方以及试样容器的下方均设有多向伺服作动器。
如图2和图3所示，试样容器包括内层容器1、外层容器2、顶部盖板14、底部盖板10和桩单元8，内层容器1为圆柱状钢制圆筒，本实施例中内层容器1的内径为1m、高为1m、壁厚为1cm。内层容器1内盛装有岩土试样，同时还可以作为岩土取样器，联合自制取样机进行现场取样，以减少试样扰动。外层容器2为上部外表面尺寸大于下部外表面尺寸的异形钢制圆筒，内层容器1位于外层容器2内。本实施例中，外层容器2的内径为1.01m，高为1m，其中外层容器上部的高为0.8m、外径为1.03m，外层容器下部的高为0.2m、外径为1.02m，外层容器的下部直径比上部直径小0.01m，外径变化处形成台阶，其目的是将连接桁架与试样容器的固定环恰好卡在台阶处，从而将试样容器悬空固定在桁架上。
外层容器2与桁架之间通过固定环和桁架节点板5连接。外层容器2的中部通过固定环Ⅱ4和桁架节点板5与桁架支架16连接，外层容器2外表面的中部对称设置两固定环Ⅱ4，固定环Ⅱ4的一端呈弧形开口，弧形开口卡在外层容器2的外表面，固定环Ⅱ4的另一端与桁架节点板5固定连接，桁架节点板5的另一端与桁架支架16连接，通过两侧的固定环Ⅱ4，对外层容器2起到了夹持固定作用，将试样容器悬空固定在桁架支架16上，还可以防止在桩单元加载过程中试样容器出现左右晃动，影响试验结果。桁架节点板5套在桁架支架16上，在桁架支架16上的位置可调，以便于调节试样容器至合适高度，方便土样的装卸。外层容器2外径变化产生的台阶处设有固定环Ⅰ3，固定环Ⅰ3卡套在外层容器2外表面的下部，呈环形的封闭状，固定环Ⅰ3的外侧对称设置两桁架节点板5，外层容器2的下部通过固定环Ⅰ3和桁架节点板5与桁架支架16连接。桁架节点板5的一端与桁架支架16连接，桁架节点板5的另一端与固定环Ⅰ3固定连接。通过两侧的固定环Ⅰ3，对外层容器2起到了夹持固定作用，将试样容器悬空固定在桁架支架16上。
如图4所示，桁架节点板5包括连接板501、连接环502和固定套503，连接板501的两端分别与连接环502固定连接，连接环502呈圆筒状，固定套503固定在连接环502内。连接板501与固定环固定连接，固定套503套在桁架支架16的外表面，连接环502和固定套503内设有螺栓，拧紧螺栓，实现固定套503与桁架支架16的固定连接，当需要调节桁架节点板5的位置时，旋松螺栓，使桁架节点板5沿桁架支架16上下移动，移动过程中固定套503起到了导向作用。桁架节点板5对固定环起到了支撑固定的作用。
试样容器的顶部设有顶部盖板14，试样容器的底部设有底部盖板10，其中顶部盖板14与伺服固结机构固定连接，底部盖板10位于固定环Ⅰ3的下方，并通过沿固定环Ⅰ3的轴向间隔设置的弹簧锁扣11与固定环Ⅰ3固定连接，弹簧锁扣11的上端与固定环Ⅰ3固定连接，弹簧锁扣11的下端与底部盖板10固定连接。
内层容器1内岩土试样的上方和下方均设有多孔滤板6，通过更换不同规格的多孔滤板以模拟不同的排水状态，以此模拟现场岩土体内部的孔隙水压力的不同变化情况。桩单元8从试样容器的中心穿过，桩单元8通过上支撑托板17中心的压桩孔18，插入或植入试样容器内，对应的在顶部盖板14、多孔滤板6、底部盖板10的中心均设有圆孔，以便于桩单元8通过，且中心圆孔的直径略大于桩单元8的直径，便于桩单元的植入，且试验过程中不会阻碍桩单元在各个方向上的水平位移。但是设置中心圆孔可能会导致在固结过程和加载过程中，岩土试样从多孔滤板与桩单元之间的缝隙中挤出，因此多孔滤板6与岩土试样之间设置圆环状隔板9，隔板9套在桩单元8上，隔板9的内径等于桩单元的直径，隔板9的外径大于多孔滤板中心圆孔的直径，从而确保岩土试样不会从桩单元与多孔滤板之间的空隙中挤出，且不会影响桩单元的多方向平动。
本发明中的桩单元8采用刚度足够大的实心钢棒，考虑边界效应的影响，本实施例中其直径设置为100mm。将桩单元8直接压入试样容器内的岩土试样中，或对风化岩石钻孔后再将桩单元8植入，以模拟不同的沉桩工况。为确保桩单元8与土/岩密切接触，桩单元设置后稳定24小时方可进行加载。桩单元8表面内嵌超孔隙水压力和土压力传感器，在桩单元8上下端部安装位移传感器，与多向伺服作动器的记录数据进行比对，从而修正得到p-y曲线。
本发明采用伺服固结机构对试样容器的上部施加竖向的固结压力。如图5所示，伺服固结机构包括两个左、右对称设置的伺服电机Ⅰ12和与伺服电机Ⅰ12的输出端固定连接的两压力传递滑块23，伺服电机Ⅰ12的顶端与上支撑托板17固定连接。压力传递滑块23包括连接块2301、桁架节点板Ⅰ2302和压块2303，其中桁架节点板Ⅰ2302的结构与上面的桁架节点板5的结构完全相同，因此此处不再赘述。桁架节点板Ⅰ2302的连接板与压块2303固定连接，压块2303为长条状钢块，顶部盖板14与两压块2303的底部表面固定连接。桁架节点板Ⅰ2302的固定套套在桁架支架上，桁架节点板Ⅰ2302的连接环与连接块2301固定连接，连接块2301与伺服电机Ⅰ12的输出端固定连接，从而实现了伺服电机Ⅰ12与压力传递滑块23的连接。伺服电机Ⅰ12动作时，伺服电机Ⅰ12的输出端带动压力传递滑块23沿桁架支架16上下滑动，压力传递滑块23上下滑动过程中，带动顶部盖板14滑动，使伺服电机Ⅰ12施加的压力传递到顶部盖板14上，顶部盖板14与试样容器内的岩土试样接触后，将压力传递滑块23传递过来的压力均匀地作用到岩土试样上。本发明中，压力可控范围为0-2MPa，以模拟现场不同深度处恒定的应力状态，由安装在岩土试样顶部的多孔滤板10上的压力传感器实时监测并反馈至计算机控制台15的计算机系统。
本发明中，在桩单元8的上部和下部分别安装有多向伺服作动器，两组多向伺服作动器由计算机系统并联控制。如图6所示，多向伺服作动器包括伺服电机Ⅱ19、齿轮转盘20和两个分别与齿轮转盘20啮合且呈对称设置的小齿轮21，伺服电机Ⅱ19固定在齿轮转盘20上，两小齿轮21均位于齿轮转盘20的外侧，小齿轮21和齿轮转盘20啮合传动。小齿轮21分别设置在支撑板上，小齿轮21的中心转轴与电机22的输出轴连接，电机22和支撑板分别通过桁架节点板5与桁架支架16连接。通过桁架节点板5，对多向伺服作动器起到了支撑固定的作用，同时还可以根据桁架节点板5调节多向伺服作动器的上下位置。本发明中，计算机控制台15内的计算机系统与电机22连接，可通过计算机系统控制电机22的转动，从而控制小齿轮21的转动角度，实现齿轮转盘20和伺服电机Ⅱ19的多方向转动。
多向伺服作动器可分别施加单调荷载、双向水平循环荷载、多自由度循环荷载。当齿轮转盘21不动时，两伺服电机Ⅱ19同时对桩单元顶端和底端施加计算机系统给定大小的荷载，此时多向伺服作动器处于施加单调荷载模式。两伺服电机Ⅱ19在某一方向上加载卸载后，计算机系统控制小齿轮转动，使齿轮转盘转动180°后，再次加载卸载，即由伺服电机Ⅱ19施加推拉两个方向上的循环荷载，此时多向伺服作动器处于施加双向水平循环荷载模式。伺服电机Ⅱ19对桩单元8施加一个方向的荷载后，转动齿轮转盘21，使伺服电机Ⅱ19在另一个方向上施加荷载，荷载大小施加方案视试验需要而定，此时多向伺服作动器处于施加多自由度循环荷载模式。
多向伺服作动器可按既定模式实现加载点的实时规则转动，达到桩单元8在单向或转向下的平动或变向振动，由此获得不同加载路径下的动力荷载传递。激振力由数控电机的输入电流换算得出，实时记录荷载和位移的时程曲线，得到多种模式下的p-y曲线。
本发明中，桁架支架16为中空管架，计算机控制台15中的计算机系统与伺服电机Ⅰ12、伺服电机Ⅱ19和电机22的连接管线设置在桁架支架16的中空管内。
本发明还包括一种利用p-y曲线单元体试验装置进行试验的方法包括以下步骤。
第一步，现场取样。该装置中的岩土试样可以采取现场取样，将内层容器作为岩土取样器，联合自制取样机进行现场取样。取样完成后，将装有岩土试样的内层容器放回外层容器中，然后调节桁架节点板5，将试样容器固定至合适高度。
第二步，施加竖向固结压力。试样容器内装有岩土试样后，由计算机系统控制伺服固结机构向下施加所需的竖向固结压力，安装在土样顶部的压力传感器实时监测并将其测得的压力反馈至计算机系统。
第三步，植入桩单元。根据土壤性质，固结2-3天，待土体的应力状态稳定后，根据岩土试样性质，将桩单元8从压桩孔直接压入或采用机械钻孔后植入。
第四步，对桩单元循环加载。桩单元8植入后，维持固结压力并稳定24小时后，由计算机系统控制多向伺服作动器循环加载并实时采集岩土试样的压力、荷载和位移，整理数据得到p-y曲线。
以上对本发明所提供的p-y曲线单元体试验装置及试验方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种p-y曲线单元体试验装置，包括桁架，其特征在于：还包括试样容器、伺服固结机构、多向伺服作动器，桁架包括上支撑托板(17)、下支撑托板(24)和桁架支架(16)，上支撑托板(17)位于下支撑托板(24)的上方，上支撑托板(17)和下支撑托板(24)之间通过位于左、右两侧的呈对称设置的桁架支架(16)固定连接，每侧设有至少一根桁架支架(16)，试样容器、伺服固结机构和多向伺服作动器分别与两侧的桁架支架(16)连接，伺服固结机构位于试样容器的上方，伺服固结机构的上方以及试样容器的下方均设有多向伺服作动器；
所述试样容器包括内层容器(1)、外层容器(2)、顶部盖板(14)、底部盖板(10)和桩单元(8)，内层容器(1)内盛装有岩土试样，内层容器(1)位于外层容器(2)内，外层容器(2)与桁架之间通过固定环和桁架节点板(5)连接，试样容器的顶部设有顶部盖板(14)，试样容器的底部设有底部盖板(10)，顶部盖板(14)与伺服固结机构固定连接，底部盖板(10)位于固定环的下方，并通过数个弹簧锁扣(11)与固定环固定连接；
所述内层容器(1)内岩土试样的上方和下方均设有多孔滤板(6)，桩单元(8)从试样容器的中心穿过，对应的在顶部盖板(14)、多孔滤板(6)、底部盖板(10)的中心均设有圆孔，中心圆孔的直径大于桩单元(8)的直径，多孔滤板(6)与岩土试样之间设置隔板(9)，隔板(9)套在桩单元(8)上，隔板(9)的外径大于多孔滤板中心圆孔的直径；
所述伺服固结机构包括两个左、右对称设置的伺服电机Ⅰ(12)和与伺服电机Ⅰ(12)的输出端固定连接的两压力传递滑块(23)，伺服电机Ⅰ(12)的顶端与上支撑托板(17)固定连接，压力传递滑块(23)的一端与伺服电机Ⅰ(12)的底部固定连接，另一端的底部与顶部盖板(14)固定连接，压力传递滑块(23)套在桁架支架(16)上；
在桩单元(8)的上部和下部分别安装有多向伺服作动器，多向伺服作动器包括伺服电机Ⅱ(19)、齿轮转盘(20)和两个分别与齿轮转盘(20)啮合且呈对称设置的小齿轮(21)，伺服电机Ⅱ(19)固定在齿轮转盘(20)上，两小齿轮(21)位于齿轮转盘(20)的外侧，小齿轮(21)分别设置在支撑板上，小齿轮(21)的中心转轴与电机(22)的输出轴连接，电机(22)和支撑板分别通过桁架节点板(5)与桁架支架(16)连接。
2.根据权利要求1所述的p-y曲线单元体试验装置，其特征在于：所述桁架节点板包括连接板、连接环和固定套，连接板的两端分别与连接环固定连接，连接环呈圆筒状，固定套固定在连接环内，连接板与固定环/电机/支撑板固定连接，固定套套在桁架支架的外表面，固定套和桁架支架之间通过拧紧螺栓固定连接。
3.根据权利要求1所述的p-y曲线单元体试验装置，其特征在于：所述内层容器(1)为圆柱状圆筒，外层容器(2)为上部外表面尺寸大于下部外表面尺寸的异形圆筒，外径变化处形成台阶；
所述外层容器(2)的中部通过固定环Ⅱ(4)和桁架节点板(5)与桁架支架(16)连接，外层容器(2)外表面的中部对称设置两固定环Ⅱ(4)，固定环Ⅱ(4)的一端呈弧形开口，弧形开口卡在外层容器(2)的外表面，固定环Ⅱ(4)的另一端与桁架节点板(5)固定连接；
外层容器(2)外径变化产生的台阶处设有固定环Ⅰ(3)，固定环Ⅰ(3)卡套在外层容器(2)外表面的下部，呈环形的封闭状，固定环Ⅰ(3)的外侧对称设置两桁架节点板(5)，固定环Ⅰ(3)与桁架节点板固定连接；
桁架节点板(5)套在桁架支架(16)上，桁架节点板(5)在桁架支架(16)上的位置可调。
4.根据权利要求2所述的p-y曲线单元体试验装置，其特征在于：所述压力传递滑块(23)包括连接块(2301)、桁架节点板和压块(2303)，桁架节点板的连接板与压块(2303)固定连接，压块(2303)为长条状钢块，顶部盖板(14)与两压块(2303)的底部表面固定连接，桁架节点板的固定套套在桁架支架(16)上，桁架节点板的连接环与连接块(2301)固定连接，连接块(2301)与伺服电机Ⅰ(12)的输出端固定连接。
5.根据权利要求1所述的p-y曲线单元体试验装置，其特征在于：还包括计算机控制台(15)，计算机系统设置在计算机控制台(15)内，计算机系统分别与伺服电机Ⅰ(12)、伺服电机Ⅱ(19)和电机(22)连接。
6.根据权利要求5所述的p-y曲线单元体试验装置，其特征在于：所述桁架支架(16)为中空管架，计算机系统与伺服电机Ⅰ(12)、伺服电机Ⅱ(19)和电机(22)的连接管线设置在桁架支架(16)的中空管内。
7.一种利用权利要求5-6任一权利要求所述p-y曲线单元体试验装置进行试验的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.现场取样：将内层容器作为岩土取样器，联合自制取样机进行现场取样，取样完成后，将装有岩土试样的内层容器放回外层容器中，调节试样容器的高度并固定；
S2.施加竖向固结压力:由计算机系统控制伺服固结机构向下施加所需的竖向固结压力，安装在土样顶部的压力传感器实时监测并将其测得的压力反馈至计算机系统；
S3.植入桩单元:固结2-3天，待土体的应力状态稳定后，将桩单元从压桩孔直接压入或采用机械钻孔后植入；
S4.对桩单元循环加载：桩单元植入后，维持固结压力并稳定24小时后，由计算机系统控制多向伺服作动器循环加载并实时记录荷载和位移的时程曲线，得到p-y曲线。
8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于：多向伺服作动器分别施加单调荷载、双向水平循环荷载、多自由度循环荷载：当齿轮转盘不动时，两伺服电机Ⅱ同时对桩单元顶端和底端施加计算机系统给定大小的荷载，此时多向伺服作动器处于施加单调荷载模式；两伺服电机Ⅱ在某一方向上加载卸载后，计算机系统控制小齿轮转动，使齿轮转盘转动180°后，再次加载卸载，此时多向伺服作动器处于施加双向水平循环荷载模式；伺服电机Ⅱ对桩单元施加一个方向的荷载后，转动齿轮转盘，使伺服电机Ⅱ在任一方向施加荷载，此时多向伺服作动器处于施加多自由度循环荷载模式。
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