CN114277858B - 一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 - Google Patents
一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114277858B CN114277858B CN202111460627.1A CN202111460627A CN114277858B CN 114277858 B CN114277858 B CN 114277858B CN 202111460627 A CN202111460627 A CN 202111460627A CN 114277858 B CN114277858 B CN 114277858B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boulder
- strain
- settlement
- discus
- soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 241000950638 Symphysodon discus Species 0.000 claims abstract description 39
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 37
- HOQADATXFBOEGG-UHFFFAOYSA-N isofenphos Chemical compound CCOP(=S)(NC(C)C)OC1=CC=CC=C1C(=O)OC(C)C HOQADATXFBOEGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 3
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 6
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 6
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 6
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 6
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提供了一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置，属于岩土工程技术领域。包括模型箱、沉降测量装置和应变测量装置，模型箱分层装满填土，所述孤石埋于填土中，空心圆管自上而下垂直插入填土中，铁饼放在空心圆管上的铁饼架上。该模拟试验装置通过不同层填土模拟现场土层分布、一定相似比的空心圆管模拟管桩、不同的孤石尺寸和埋深可以实现多种现场情况的模拟，并通过沉降测量装置和应变测量装置获得室内模拟试验的沉降量和应变值。该模拟试验装置高度集成，操作简便、经济高效，可有效地解决桩基现场预实验及测量沉降和应变参数经济成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体地，涉及一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置。
背景技术
在岩土工程领域中，地基土的种类繁多、地况复杂，在工程建设过程中常常遇到承载力不足的问题。因此桩基础技术广泛应用于处理地基土的问题上。然而，
种类的选择，数量的设置，不仅需要满足上覆建筑承载力的需求，还要考虑工程建设的经济效益。因此，现场可以通过沉桩预实验，测量相关参数，计算相应指标是否满足承载力要求，但此方法成本太高，可行性不足，尤其是在复杂地质条件下。当遇到孤石群等复杂地层时，分布特征探明困难，发育特征对沉桩施工影响巨大。而预应力管桩在这种地层不一定适用。在此背景下，室内模拟试验成为替代现场的最佳办法。根据标准管桩的尺寸和相关参数，通过制作一定相似比的桩基替代材料，在模型箱中完成替代材料的沉降及应力应变测量，以此估算现场的承载力。随着岩土工程的发展，应力应变的测量精度越来越高，对经济效益与安全性兼顾的需求越来越强烈。
例如中国专利文献CN202120305169公开了海上风力发电桩基沉降观测装置，包括风力发电桩基，所述风力发电桩基的一侧固定连接有连接板，所述连接板的表面固定连接螺纹杆，所述螺纹杆的表面螺纹连接有刻度杆，所述刻度杆的表面活动连接有漂浮杆，所述漂浮杆的表面活动连接有活动绳，所述活动绳的一侧活动连接有漂浮球，所述刻度杆的上表面螺纹连接有第一卡位板。该海上风力发电桩基沉降观测装置，通过螺纹杆、刻度杆、漂浮杆、活动绳和漂浮球的搭配工作，工作人员通过螺纹杆螺纹连接有刻度杆，刻度杆可进行多位连接，便于增加长度，且在刻度杆的表面活动连接有漂浮杆，漂浮杆的四周均设置有活动绳，活动绳的一侧活动连接有漂浮球，方便装置进行观察水位。
中国专利文献CN 202020080210公开了一种用于岩溶地区地下管桩沉降变形监测装置，包括检测装置本体，检测装置本体的上侧壁固定连接有显示屏，所述检测装置本体的外壁固定套设有密封筒，所述密封筒的上端通过合页铰接有盖板，所述密封筒的右侧壁固定连接有插筒，所述插筒内插接有插杆，所述插杆的上端通过转轴转动连接有转板，所述插筒的内壁开设有定位槽。该实用新型能够在不需要使用检测装置时，对检测装置上的显示屏进行防护，避免了显示屏受到外界的撞击而损坏，影响检测装置正常使用的问题。
但是，上述两种装置未能完成桩基的室内模拟试验，且沉降和应变的协同测量未能实现，由室内模拟估算现场承载力带来的经济效益不能利用现有装置实现。
发明内容
本发明在传统现场桩基测量的基础上，在室内完成模拟试验，同时得到沉降和应变的测量，其目的是降低现场预实验及测量的经济成本问题。
为了实现以上目的，本发明提供了一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置，包括一个模型箱、一块孤石、A个铁饼、一个空心圆管、一个沉降测量装置和一个应变测量装置；
所述模型箱分层装满填土，所述孤石埋于填土中，空心圆管自上而下垂直插入填土中，其下端面放置在孤石上，且与孤石保持同心；在空心圆管的非插入端面上焊接了一个圆板形的铁饼架，且铁饼架与空心圆管保持同轴；将孤石的埋深记为Ym、空心圆管的长度记为Lm，Lm＞Ym；
所述沉降测量装置包括支架和安装在支架上的伸缩测量杆，伸缩测量杆的位置在铁饼架的正上方，且与铁饼架保持同轴；
所述应变测量装置包括应变仪和应变片，应变片均匀分布于空心圆管的上、中、下三个位置，导线连接应变片和应变仪；
所述填土包括N种土，N种土分为N层填埋并压实，将N层中的任意一层记为填土层Jmn，n为自下而上顺序排列的填土层的序号，n＝1，2...N，将填土层Jmn的埋深记为模拟埋深Kmn，km1＝H1，H1为模型箱内腔的高度；
试验开始后，从1个铁饼开始，将A个铁饼逐个递加放置在铁饼架上，且伸缩测量杆的下端面与铁饼的上表面相接，记录伸缩测量杆的读数为沉降量，记录应变仪的读数为应变值，实现模拟测量的目的。
优选地，所述模拟埋深Kmn满足Kmn/KXn＝H1/H2，其中，KXn为与模拟埋深Kmn对应的现场地基土中第n层土层的埋深，H2为现场地面至孤石群顶面的垂直高度。
优选地，所述空心玻璃管同时满足以下条件：
Em/Ex＝Rm/Rx
Lm/Rm＝Lx/Rx
其中，Em为空心圆管的弹性模量，Ex为标准管桩的弹性模量，Rm为空心圆管的内直径，Rx为现场标准管桩的内直径，Lx为现场标准管桩的长度。
优选地，所述孤石(9)同时满足以下条件：
DM/DX＝RM/RX
Ym/Yx＝H1/H2
其中，DM为孤石的直径，DX为现场孤石群的当量直径，Rm为空心圆管的内直径，Rx为现场标准管桩的内直径，Yx为现场孤石群的当量埋深，H2为现场地面至孤石群顶面的垂直高度。
优选地，铁饼的重量为1kg，铁饼的数量A为10个。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)通过相似比缩小现场桩基的尺寸，用空心玻璃管和孤石替代现场的管桩和孤石群，达到模拟试验的目的。
2)通过伸缩测量杆测量沉降，利用应变仪测量应变，达到协同测量的目的。
3)本装置结构简单，功能齐全，操作便捷，集成化程度高。
附图说明
图1为本发明实验装置工作示意图。
其中：1、模型箱；2、支架；3、伸缩测量杆；4、铁饼；5、应变仪；6、应变片；7、空心玻璃管；8、填土；9、孤石；10、导线；11、铁饼架。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式进行进一步的说明。
图1为本发明实验装置工作示意图，由图1可见，本发明一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置，包括一个模型箱1、一块孤石9、A个铁饼4、一个空心圆管7、一个沉降测量装置和一个应变测量装置。
在本实施例中，铁饼4的重量为1kg，铁饼4的数量A为10个。
所述模型箱1分层装满填土8，所述孤石9埋于填土8中，空心圆管7自上而下垂直插入填土8中，其下端面放置在孤石9上，且与孤石9保持同心；在空心圆管7的非插入端面上焊接了一个圆板形的铁饼架11，且铁饼架11与空心圆管7保持同轴；将孤石9的埋深记为Ym、空心圆管7的长度记为Lm，Lm＞Ym。
所述沉降测量装置包括支架2和安装在支架2上的伸缩测量杆3，伸缩测量杆3的位置在铁饼架11的正上方，且与铁饼架11保持同轴。
所述应变测量装置包括应变仪5和应变片6，应变片6均匀分布于空心圆管7的上、中、下三个位置，导线10连接应变片6和应变仪5。
所述填土8包括N种土，N种土分为N层填埋并压实，将N层中的任意一层记为填土层Jmn，n为自下而上顺序排列的填土层的序号，n＝1，2...N，将填土层Jmn的埋深记为模拟埋深Kmn，km1＝H1，H1为模型箱1内腔的高度。
试验开始后，从1个铁饼4开始，将A个铁饼4逐个递加放置在铁饼架11上，且伸缩测量杆3的下端面与铁饼4的上表面相接，记录伸缩测量杆3的读数为沉降量，记录应变仪5的读数为应变值，实现模拟测量的目的。
在本实施例中，所述模拟埋深Kmn满足Kmn/KXn＝H1/H2，其中，KXn为与模拟埋深Kmn对应的现场地基土中第n层土层的埋深，H2为现场地面至孤石群顶面的垂直高度。
在本实施例中，所述空心玻璃管7同时满足以下条件：
Em/Ex＝Rm/Rx
Lm/Rm＝Lx/Rx
其中，Em为空心圆管7的弹性模量，Ex为标准管桩的弹性模量，Rm为空心圆管7的内直径，Rx为现场标准管桩的内直径，Lx为现场标准管桩的长度。
在本实施例中，所述孤石9同时满足以下条件：
DM/DX＝RM/RX
Ym/Yx＝H1/H2
其中，DM为孤石9的直径，DX为现场孤石群的当量直径，Yx为现场孤石群的当量埋深。
在本实施例中，空心圆管7为空心玻璃管。
在本实施例中，具体实施的操作包括：
步骤1，填土层Jmn的设计及填埋
实地检测现场孤石群、土质及分层情况，确定土的种数N、孤石群的现场数据及现场地基土中各层土层的埋深KXn。
计算模拟比δ，δ＝H1/H2，并按照公式Kmn＝δKXn计算出每一层填土层Jmn的埋深Kmn。
取现场同种类土N种，在模型箱1内进行分层填埋并压实，形成填土8。然后将孤石9埋于填土8中，孤石9的埋深Ym＝Km3，即孤石9的埋深与第三层填土层Jm3的埋深相同。
步骤2，添加荷载
荷载分10级间隔2小时依次施加，第一级荷载为1个铁饼4，每级荷载增加一个铁饼4；
3、沉降及应变测量
每级荷载结束记录伸缩测量杆3的读数为沉降量，记录应变仪5的读数为应变值；
4、数据分析
根据测量得到的沉降量和应变值，以及空心玻璃管7的弹性模量Em、直径Rm、长度Lm，标准管桩的弹性模量EX、直径RX、长度LX进行数据分析。
Claims (2)
1.一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置，其特征在于，包括一个模型箱（1）、一块孤石（9）、A个铁饼（4）、一个空心圆管（7）、一个沉降测量装置和一个应变测量装置；
所述模型箱（1）分层装满填土（8），所述孤石（9）埋于填土（8）中，空心圆管（7）自上而下垂直插入填土（8）中，其下端面放置在孤石（9）上，且与孤石（9）保持同心；在空心圆管（7）的非插入端面上焊接了一个圆板形的铁饼架（11），且铁饼架（11）与空心圆管（7）保持同轴；将孤石（9）的埋深记为Ym、空心圆管（7）的长度记为Lm，Lm＞Ym；
所述沉降测量装置包括支架（2）和安装在支架（2）上的伸缩测量杆（3），伸缩测量杆（3）的位置在铁饼架（11）的正上方，且与铁饼架（11）保持同轴；
所述应变测量装置包括应变仪（5）和应变片（6），应变片（6）均匀分布于空心圆管（7）的上、中、下三个位置，导线（10）连接应变片（6）和应变仪（5）；
所述填土（8）包括N种土，N种土分为N层填埋并压实，将N层中的任意一层记为填土层Jmn，n为自下而上顺序排列的填土层的序号，n=1,2...N,将填土层Jmn的埋深记为模拟埋深Kmn，km1=H1，H1为模型箱（1）内腔的高度；
试验开始后，从1个铁饼（4）开始，将A个铁饼（4）逐个递加放置在铁饼架（11）上，且伸缩测量杆（3）的下端面与铁饼（4）的上表面相接，记录伸缩测量杆（3）的读数为沉降量，记录应变仪（5）的读数为应变值，实现模拟测量的目的；
所述模拟埋深Kmn满足Kmn/KXn=H1/H2，其中，KXn为与模拟埋深Kmn对应的现场地基土中第n层土层的埋深，H2为现场地面至孤石群顶面的垂直高度；
所述空心圆管（7）同时满足以下条件：
Em/Ex=Rm/Rx
Lm/Rm=Lx/Rx
其中，Em为空心圆管（7）的弹性模量，Ex为标准管桩的弹性模量，Rm为空心圆管（7）的内直径，Rx为现场标准管桩的内直径，Lx为现场标准管桩的长度；
所述孤石（9）同时满足以下条件：
DM/DX=RM/RX
Ym/Yx=H1/H2
其中，DM为孤石（9）的直径，DX为现场孤石群的当量直径，Rm为空心圆管（7）的内直径，Rx为现场标准管桩的内直径，Yx为现场孤石群的当量埋深，H2为现场地面至孤石群顶面的垂直高度。
2.根据权利要求1所述的一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置，其特征在于，铁饼（4）的重量为1kg，铁饼（4）的数量A为10个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111460627.1A CN114277858B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111460627.1A CN114277858B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114277858A CN114277858A (zh) | 2022-04-05 |
| CN114277858B true CN114277858B (zh) | 2023-07-18 |
Family
ID=80870773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111460627.1A Active CN114277858B (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114277858B (zh) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103105310A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | 模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法 |
| CN105510560B (zh) * | 2016-03-02 | 2017-08-22 | 山东交通学院 | 一种基于电机驱动漏砂法的沉降试验模型及其试验方法 |
| CN105807336A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-27 | 山东大学 | 适用于多地球物理探测方法的综合孤石探测模型试验装置及试验方法 |
| CN205530403U (zh) * | 2016-04-30 | 2016-08-31 | 山东大学 | 模拟复合地基竖向荷载传递机理的离心试验模型测试系统 |
| CN206220137U (zh) * | 2016-11-14 | 2017-06-06 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种测量并分析填土钢管桩沉降及应变特性的实验装置 |
| CN110904958A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-03-24 | 广州市住宅建设发展有限公司 | 一种含有深层孤石的预应力管桩的施工方法及其桩基结构 |
| CN212294771U (zh) * | 2020-01-10 | 2021-01-05 | 安徽建工集团股份有限公司 | 一种用于桩基抗拔室内试验装置 |
| CN111622277B (zh) * | 2020-06-01 | 2021-05-07 | 浙江大学 | 一种模拟桩端存在空洞时对桩基承载性能影响的试验装置和试验方法 |
| CN212748961U (zh) * | 2020-08-07 | 2021-03-19 | 成兰铁路有限责任公司 | 用于模拟高陡边坡孤石滚落对明洞冲击的装置 |
| CN113338358A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-09-03 | 温州大学 | 一种欠固结土中测量桩基负摩阻力模型装置及制备方法和试验方法 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111460627.1A patent/CN114277858B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114277858A (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103882894B (zh) | 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及试验方法 | |
| CN104631519B (zh) | 复杂荷载作用下桩基承载特性模型试验装置及试验方法 | |
| CN102094432B (zh) | 一种由工程环境效应引起地面沉降的模型及其试验方法 | |
| CN103940394B (zh) | 隧道管棚施工法模拟开挖装置的监测系统及方法 | |
| CN106836317B (zh) | 一种考虑土塞效应的沉桩模型试验装置及其应用 | |
| CN106337446B (zh) | 一种桩基抗拔室内试验装置及其实验方法 | |
| CN106525707B (zh) | 一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统及方法 | |
| CN109930635A (zh) | 一种淤泥质土层中单桩基础的模型系统及试验方法 | |
| CN103389364A (zh) | 桩承式加筋路堤三维土拱效应试验装置和方法 | |
| CN108118725A (zh) | 相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置及方法 | |
| CN210720113U (zh) | 一种桩土界面摩擦可视化试验装置 | |
| CN103898930B (zh) | 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及建模方法 | |
| CN212294771U (zh) | 一种用于桩基抗拔室内试验装置 | |
| CN106400857B (zh) | 用于现场测量开口桩内土塞闭塞程度的模型装置及方法 | |
| CN114277858B (zh) | 一种孤石地层管桩沉降及应变测量的室内模拟试验装置 | |
| CN211927256U (zh) | 一种扩大头锚杆群锚试验装置 | |
| CN110424475B (zh) | 一种偏压和渗流条件下狭长基坑隆起变形的模拟装置 | |
| CN111551356A (zh) | 一种扩大头锚杆群锚试验装置及其试验方法 | |
| CN115478568B (zh) | 排水桩桩土接触面剪切实验装置 | |
| KR100526015B1 (ko) | 콘 관입형 다짐도 측정기 | |
| CN215726704U (zh) | 一种水位涨落下桩-土受力变形模型试验系统 | |
| CN216999893U (zh) | 一种任意受拉方向下抗拔桩模型试验装置 | |
| CN220598400U (zh) | 一种室内挤土桩挤土效应模拟实验系统 | |
| CN109853641A (zh) | 一种海上风电挤密砂桩的试验方法 | |
| CN110468885A (zh) | 一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置及其试验方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 230000 no.218, Xiangzhang Avenue, hi tech Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: China Energy Construction Group Co.,Ltd. Patentee after: Hefei University of Technology Patentee after: Guangzhou environmental investment Conghua environmental protection energy Co.,Ltd. Address before: 230009 No. 218 Xiangzhang Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui Patentee before: China Energy Engineering Group Anhui No.1 Electric Power Construction Co.,Ltd. Patentee before: Hefei University of Technology Patentee before: Guangzhou environmental investment Conghua environmental protection energy Co.,Ltd. |