CN113235669A - 装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱 - Google Patents

装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱 Download PDF

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Abstract

一种预埋半面桩重塑土固结模型箱涉及土体试验技术领域，该模型箱包括：顶板、侧板、小底板、大底板、模型桩和柱箍；大底板上设有多个小底板，每个小底板上水平设置模型桩；多个侧板分别拼插在小底板和大底板上，相邻侧板装配连接，并通过柱箍夹紧；侧板上方放置顶板，顶板的面积小于或等于侧板围成空间的上表面积；将重塑土置入由小底板和侧板组成的空间内，由柱箍夹紧，并由顶板及配重压紧待重塑土达到设定参数时，移除配重和顶板，拆除柱箍，移走侧板，按照小底板内侧边进行切割，使每个小底板上存在一个带有模型桩的桩土试件。本发明中箱体采用装配式结构，构件在工厂预制，现场拼装，能够加快试验进度，并可以重复使用，大大降低了试验成本。

Description

装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱
技术领域
本发明涉及土体试验技术领域，具体涉及一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱。
背景技术
土体作为一种典型的非线性材料，其应力应变关系和水力特性受应力水平影响巨大。现有的模型箱用于将土样从建筑场地取出，土体的固结程度无法控制，而且模型桩的埋置只能在现场取出土样后，进行人工埋置模型桩，模型桩的垂直度、平整度，以及模型桩与土之间的吻合度无法做到精准控制，并且一次只能埋置一根模型桩；而由于模型桩和土之间不贴合或过度贴合，使得其试验所得数据信息存在一定偏差，从而影响最终的分析结果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，解决了土体固结程度无法控制、埋桩数量单一，模型装与土体不能精准吻合的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，该模型箱包括：顶板、侧板、小底板、大底板、模型桩和柱箍；所述大底板上设有多个小底板，所述每个小底板上水平设置所述模型桩；所述多个侧板分别拼插在所述小底板和所述大底板上，相邻侧板装配连接，并通过柱箍夹紧；所述侧板上方放置所述顶板，所述顶板的面积小于或等于所述侧板围成空间的上表面积；将重塑土置入由小底板和侧板组成的空间内，由所述柱箍夹紧，并由顶板及配重压紧待重塑土达到设定参数时，移除配重和顶板，拆除所述柱箍，移走侧板，按照小底板内侧边进行切割，使每个小底板上存在一个带有模型桩的桩土试件。
所述顶板包括：加载板、钢管和支撑板；所述加载板的下表面和所述支撑板的上表面设有一一对应的钢槽，所述钢管两端分别插入对应的钢槽，所述支撑板上表面设有两个位置相互对称的把手，在对重塑土加载外力时，将砝码放置在所述加载板上。
优选的，所述侧板包括内测板和外侧板，其中相对设置的内测板结构相同，相对设置的外侧板结构相同；所述外侧板设置在所述内侧板的外部。
优选的，所述内侧板上均布设有多个固定螺栓和M*N个圆管，M和N为大于1的整数，所述圆管上均布透水孔，所述内侧板的下部设有模型桩孔，底部设有与大底板和小底板拼接的插板；其中一组相对设置的内侧板的两侧设有多个固定连接片，所述固定连接片上开有螺栓孔。
优选的，所述圆管内设有透水石，所述透水石的厚度小于等于圆管长度加上内侧板的厚度。
优选的，所述外侧板表面设有与所述固定螺栓配合的螺栓孔，下部设有模型桩孔；底部设有与大底板和小底板拼接的插板。
优选的，所述外侧板表面上设有用于支撑所述柱箍的横梁把手。
优选的，所述小底板的组合面积大于大底板，每个小底板上设有多个分离孔、一组连接内侧板的开槽和一组固定孔。
优选的，所述大底板包括上底板、下底板和设置在所述上底板与下底板之间的支撑钢；所述上底板上设有与所述小底板开槽相对应的开槽和与所述小底板固定孔相对应的固定孔。
优选的，还包括桩头锁口垫片，所述桩头锁口垫片设置在所述小底板上，通过所述桩头锁口垫片固定所述模型桩。
本发明的有益效果是：本发明是大型的预埋半面桩，一次可实现多根桩的预埋，大大提高了试验速度；大大提升了试验埋桩的平整度、垂直度以及模型桩与土之间吻合度，保证埋桩的质量；本发明采用的重塑土固结技术，可根据不同试验需求，对桩周土进行固结，以达到桩周土体不同孔隙比、前期固结压力、含水率以及固结时间的要求；实现土体的反复利用，避免现场取样受季节、土质情况、取样位置等问题对模型试验的影响；本发明中箱体采用装配式结构，构件在工厂预制，现场拼装，能够加快试验进度，并可以重复使用，大大降低了试验成本。
附图说明
图1本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱的结构示意图。
图2本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱顶板的示意图。
图3本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱内侧板的示意图。
图4本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱内侧板与外侧板之间的示意图。
图5本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱外侧板的示意图。
图6本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱桩头锁口垫片的示意图。
图7本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱小底板的示意图。
图8本发明一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱大底板的示意图。
图中：1、顶板，11、加载板，12、钢槽，13、钢管，14、支撑板，15、把手，2、侧板，21、内侧板，21-1、固定连接片，21-2、第一螺栓孔，21-3、固定螺栓，21-4、圆管，21-5、透水孔，21-6、第一埋桩孔，21-7、卡槽，21-8、插板，21-9、透水石，22、外侧板，22-1、第二螺栓孔，22-2、横梁把手，22-3、第二埋桩孔，3、小底板，31、分离孔，32、第一开槽，33、第二固定孔，4、大底板，41、上底板，42、下底板，43、方钢，44、第二开槽，45、第三固定孔，5、桩头锁口垫片，51、凸起空间，52、第一固定孔，53、侧面，6、柱箍。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱包括：顶板1、侧板2、小底板3、大底板4、模型桩和柱箍6；所述大底板4上设有多个小底板3，本实施例中，所述大底板4上设有四个小底板3组合，所述每个小底板3上水平设置一个所述模型桩；所述多个侧板2分别拼插在所述小底板3和所述大底板4上，相邻侧板2装配连接，并通过柱箍6夹紧；所述侧板2上方放置所述顶板1，所述顶板1的面积小于或等于所述侧板2围成空间的上表面积。将重塑土置入由小底板3和侧板2组成的空间内，由所述柱箍6夹紧，并有顶板1压紧。
如图2所示，所述顶板包括：加载板11、钢管13和支撑板14；所述加载板11由钢板制成，所述加载板11的下表面和所述支撑板14的上表面设有一一对应的钢槽12，所述钢管13的两端分别插入对应的钢槽12内，对加载板11和支撑板14起到支撑的作用。所述支撑板14上表面设有两个位置相互对称的把手15；在对重塑土加载外力时，将砝码放置在所述加载板11上；当重塑土的固结过程结束后，卸下砝码，拆掉钢管13和加载板11，通过把手15把支撑板14移除，即露出固结土的上表面。
所述侧板2包括：内侧板21和外侧板22，其中相对设置的内侧板21结构相同，相对设置的外侧板22结构相同；所述外侧板22设置在所述内侧板21的外部；本实施例中，内侧板21和外侧板22的个数为4块，如图3所示，所述内侧板21上均布焊接多个固定螺栓21-3和M行*N列个圆管21-4，M和N为大于1的整数，本实施例中，M取3，N取4，固定螺栓21-3设置在所述内侧板21面的四周。所述固定螺栓21-3用于与相对应的所述外侧板22固定。其中所述固定螺栓21-3的高度大于所述圆管21-4的高度。如图4所示，所述圆管21-4上均布透水孔21-5；圆管21-4内可以放置透水的透水石21-9，圆管21-4的高度加上内侧板21的厚度大于等于透水石21-9的厚度，本实施例中，圆管21-4的内径为65mm。在顶板1上砝码的挤压下，土体多余的水通过圆管21-4内的透水石21-9和圆管21-4上的透水孔21-5排出。所述内侧板21的下部设有第一埋桩孔21-6，预埋的所述模型桩的桩头从所述第一埋桩孔21-6孔伸出。所述内侧板21的底部设有与大底板4和小底板3拼接的插板21-8，插板21-8上设有卡槽21-7，所述卡槽21-7内插入楔形铁，用于固定所述内侧板21；其中一组相对设置的内侧板21的两侧设有多个固定连接片21-1，所述固定连接片21-1上开有螺栓孔21-2，用于固定相邻没设有连接片的内侧板21，相邻内侧板21上固定螺栓21-3串进固定连接片21-1上的螺栓孔21-2内，在外侧拧紧螺母，起到固定作用，即可将四张内侧板21连接起来，成为一个箱体。
如图5所示，所述外侧板22表面设有与相对应的所述内侧板21上的固定螺栓21-3配合的螺栓孔22-1，所述内侧板21上的固定螺栓21-3插入相对应的外侧板22的螺栓孔22-1内，通过螺母锁紧，实现固定内侧板21与外侧板22的功能。当外侧板22与内侧板21装配在一起后，通过柱箍6将侧板2紧固；为了更好的支撑所述柱箍6，所述外侧板22表面上设有用于支撑所述柱箍6的横梁把手22-2。所述外侧板22下部设有第二埋桩孔22-3，所述第二埋桩孔22-3下设有桩头锁口垫片5，如图6所示，所述桩头锁口垫片5的侧面为“L”型结构，底面设置在所述小底板3上，侧面53贴合所述内侧板21，所述桩头锁口垫片5的凸起空间51放置在从内侧板21伸出的模型桩头上，通过桩头锁口垫片5上的第一固定孔52与下方的小底板3和大底板4固定，通过所述桩头锁口垫片5将所述模型桩固定，并锁紧，保证桩身不会转动和移动。所述凸起空间51的结构可以随模型桩的尺寸改变，当内侧板21的第一埋桩孔21-6和外侧板22的第二埋桩孔22-3尺寸够大时，通过制作不同结构的桩头锁口垫片5即可以固定不同结构的模型桩。由于内侧板21的埋桩孔尺寸是固定的，通常按最大的预留，当埋置的模型桩直径小于埋桩孔尺寸时，桩头锁口垫片5侧面53可以挡住桩与内侧板21的埋桩孔之间的土，防止土在固结过程中挤出。
如图7所示，所述小底板3的组合面积大于大底板4，每个小底板3上设有多个分离孔31、一组开槽32和一组第二固定孔33；所述分离孔31用于土体固结并切割后，分离土体，可以用撬棍等插入分离孔31将小底板3分离。所述开槽32用于固定内侧板21，内侧板21上的插板21-8插入开槽32中，起到固定作用。所述第二固定孔33用于固定所述桩头锁口垫片5，与所述桩头锁口垫片5上的第一固定孔52对应设置。每片小底板3对应一个模型桩，本实施例中，小底板3的个数为四片。
如图8所示，所述大底板4包括上底板41、下底板42和设置在所述上底板41与下底板42之间的支撑钢43；所述上底板41、下底板42和支撑钢43焊接在一起，所述两个支撑钢43之间的空间用于叉车运输。所述上底板41上设有与所述小底板3第一开槽32相对应的第二开槽44和与所述小底板3第二固定孔33相对应的第三固定孔45，小底板3与大底板4上开槽的位置和尺寸一致，并用楔形铁插入槽中，固定外侧板21和内侧板22。
安装时，将小底板3拼接好放置在大底板4上面，然后依次将四张内侧板21组装好，并用螺栓和楔形体固定，安装模型桩，并用桩头锁扣垫片5将桩头固定，安装好四张外侧板22，外侧板22周围固定好柱箍6，填入用水浸泡后的土，盖上顶板1；
根据土的性质、含水状况、以及目标孔隙率等，在顶板1上施加砝码，并根据需求，确定砝码的个数、加载的级数以及固结时间等；
当达到预定固结目标后，依次将顶部荷载(砝码)卸掉，拆掉柱箍6，取下顶板1，取下外侧板22和桩头锁扣垫片5，取下内侧板21，用钢丝将土块从中心切割成4块。

Claims (10)

1.一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，该模型箱包括：顶板、侧板、小底板、大底板、模型桩和柱箍；所述大底板上设有多个小底板，所述每个小底板上水平设置所述模型桩；所述多个侧板分别拼插在所述小底板和所述大底板上，相邻侧板装配连接，并通过柱箍夹紧；所述侧板上方放置所述顶板，所述顶板的面积小于或等于所述侧板围成空间的上表面积；将重塑土置入由小底板和侧板组成的空间内，由所述柱箍夹紧，并由顶板及配重压紧，待重塑土达到设定参数时，移除配重和顶板，拆除所述柱箍，移走侧板，按照小底板内侧边进行切割，使每个小底板上存在一个带有模型桩的桩土试件。
2.根据权利要求1所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述顶板包括：加载板、钢管和支撑板；所述加载板的下表面和所述支撑板的上表面设有一一对应的钢槽，所述钢管两端分别插入对应的钢槽，所述支撑板上表面设有两个位置相互对称的把手，在对重塑土加载外力时，将砝码放置在所述加载板上。
3.根据权利要求1所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述侧板包括内侧板和外侧板，其中相对设置的内侧板结构相同，相对设置的外侧板结构相同；所述外侧板设置在所述内侧板的外部。
4.根据权利要求3所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述内侧板上均布设有多个固定螺栓和M*N个圆管，所述圆管上均布透水孔；所述内侧板的下部设有模型桩孔，底部设有与大底板和小底板拼接的插板；其中一组相对设置的内侧板的两侧设有多个固定连接片，所述固定连接片上开有螺栓孔。
5.根据权利要求3所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述透水孔内设有透水石。
6.根据权利要求3所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述外侧板表面设有与所述固定螺栓配合的螺栓孔，下部设有模型桩孔，底部设有与大底板和小底板拼接的插板。
7.根据权利要求6所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述外侧板表面上设有用于支撑所述柱箍的横梁把手。
8.根据权利要求1所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述小底板的组合面积大于大底板，每个小底板上设有多个分离孔、一组连接内侧板的开槽和一组固定孔。
9.根据权利要求1所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，所述大底板包括上底板、下底板和设置在所述上底板与下底板之间的支撑钢；所述上底板上设有与所述小底板开槽相对应的开槽和与所述小底板固定孔相对应的固定孔。
10.根据权利要求1所述的一种装配式预埋半面桩重塑土固结模型箱，其特征在于，还包括桩头锁口垫片，所述桩头锁口垫片设置在所述小底板上，通过所述桩头锁口垫片固定所述模型桩。
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