CN114575393B - 一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟锤击沉桩‑浸水静载的试验装置及方法，解决了现有技术中无法进行浸水载荷试验的问题，具有能模拟泥岩持力层中锤击沉桩对单桩承载性能的影响及浸水载荷试验情况下承载力的演化的有益效果，具体方案如下：一种模拟锤击沉桩‑浸水静载的试验装置，包括原状土约束单元，包括岩芯，岩芯放置于模具内，模具环向设置箍紧件以对岩芯施加约束；锤击单元包括穿心锤，穿心锤的一侧与带刻度的贯入杆连接，穿心锤的另一侧与导杆连接；导轨，锤击单元与导轨活动连接以保证锤击单元相对于导轨的垂直运动；支架支撑导轨；浸水载荷试验单元，包括注水器、若干配重块和用于测量岩芯沉降的测距件，配重块通过穿心锤支撑并设于导杆的环向。
Description
技术领域
本发明涉及地基基础工程技术领域，尤其是一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前，锤击沉桩因技术成熟、施工简便、效率高、工期短、经济性好、适用范围广等诸多优势在土木工程等领域被广泛采用。泥岩是指弱固结的黏土在挤压脱水等作用下形成强固结的岩石，泥岩具有成岩作用差、胶结弱、易风化、遇水易崩解、软化等工程性质。锤击沉桩会对泥岩造成二次损伤，对其承载性能具有影响。同样，泥岩遇水易崩解软化，在实际工程场地存在地下水与积水情况，也会对于泥岩地基承载力发挥产生影响。
实际工程中，载荷试验结束后，需对桩周岩土体的损伤情况进行查明时，通常采用对基桩开挖进行验证，即通过人工挖孔或钻孔取得桩侧及桩端岩土样。但在基桩开挖验证过程中，易对桩侧及桩端岩土体产生扰动，造成二次损伤。发明人发现，在施工现场，采用静载荷试验研究泥岩持力层中预制桩承载力的发挥特性时，无法直视桩周土体的破坏情况，同时也无法查明在浸水作用下桩周土的损伤区是如何发展的。此外，在模拟锤击沉桩时，现有技术CN111155567A公开的一种可反应真实土体边界条件的多种打桩试验装置及测试方法中存在局限性，难以保证模型桩垂直贯入。CN113250253A虽然公开了一种模拟打桩的离心模型试验装置，但无法进行浸水载荷试验来探究泥岩承载力演变规律，后续也无法进一步揭示桩周土的损伤情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，准确记录打桩过程中的锤击数与贯入深度，能模拟泥岩持力层中锤击沉桩对单桩承载性能的影响及浸水载荷试验情况下承载力的演化。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，包括：
原状土约束单元，包括岩芯，岩芯放置于模具内，模具环向设置箍紧件以对岩芯施加约束；
锤击单元，包括穿心锤，穿心锤的一侧与带刻度的贯入杆连接，贯入杆朝向岩芯设置，穿心锤的另一侧套于导杆并可沿着导杆轴向方向移动以模拟锤击；
导轨，导轨设于锤击单元的侧部，锤击单元与导轨活动连接以保证锤击单元相对于导轨的垂直运动；
支架，支架支撑导轨；
浸水载荷试验单元，包括注水器、若干配重块和用于测量岩芯沉降的测距件，配重块通过穿心锤支撑并设于导杆的环向以通过锤击单元向岩芯施加荷载。
如上所述的试验装置，整体结构设置合理，通过支架支撑导轨，导轨与锤击单元连接，以保证模拟锤击沉桩过程中桩身的垂直度，锤击单元对岩芯锤击，能够实现打桩能量的精确计算；通过浸水载荷试验单元的设置，由配重块施加荷载，在打桩后可直接施加荷载进行浸水静载试验进行分析，另外还可揭示桩周土的损伤情况及破坏机制。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，为了实现锤击单元与导轨连为一体，所述锤击单元通过连接部件与所述的导轨连接，以保证锤击单元运动的垂直度；
连接部件包括设于锤击单元上段环向的第一固定卡，第一固定卡包括多段，每一段第一固定卡的一侧同锤击单元的上段接触，另一侧套于导轨，多段第一固定卡位于锤击单元的周侧部分通过第一管卡固定。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，所述穿心锤通过锤垫与所述的贯入杆连接，贯入杆、穿心锤和导杆三者的中心轴线在同一直线；
所述连接部件还包括设于锤垫的第二固定卡，第二固定卡包括多段，每一段第二固定卡的一侧同锤击单元的上段接触，另一侧套于导轨，多段第二固定卡位于锤击单元的周侧部分通过第二管卡固定。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，所述导杆远离所述穿心锤的另一端与手柄连接；模拟锤击沉桩时，需手扶穿心锤将其托至所需落距位置，松开穿心锤且不施加外力令其自由落下；
所述贯入杆的直径小于岩芯的直径，岩芯的直径是贯入杆直径的15倍-30倍，这样在贯入过程中可忽略对岩芯周边的影响。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，所述模具包括对开模，对开模的顶部设置对开的模盖，模盖设置开孔以供所述贯入杆穿过，对开模和模盖的环向均设置所述的箍紧件，对开模便于对开模的安装和拆卸。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，为固定对开模，并对模具内的岩芯施加约束，所述箍紧件为第三管卡，第三管卡固定于模盖和对开模的环向，可设置有多处。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，所述第二固定卡的底侧设置平台，平台支撑所述的测距件，测距件为百分表；
百分表为磁吸座百分表，磁吸座百分表固定于所述支架的底侧，磁吸座百分表用于获取浸水-静载过程中岩芯的沉降值。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，所述支架包括底板，底板设置套筒以设置所述的原状土约束单元，底板的侧部设置侧架，侧架顶部设置顶板，顶板内侧固定所述的导轨，顶板通过侧架与底板连接为一体，不会发生相对错动，减小了试验误差；顶板具有设定的厚度能够保证足够的刚度和强度使带刻度的贯入杆沿垂直方向贯入岩芯内；
所述导轨设有至少两根，相邻两导轨之间间隔设定距离设置。
第二方面，本发明还提供了一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验方法，采用所述的种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，包括如下内容：
获取岩芯，记录岩芯信息，并将岩芯装入模具内，在模具环向设置箍紧件从而对岩芯施加约束，使岩芯处于侧限状态；
通过支架在岩芯的上方设置锤击单元，支架固定导轨，锤击单元与导轨活动连接；
锤击单元通过穿心锤开始模拟打桩，根据穿心锤的锤重和落锤高度获取锤击能量，并获取锤击数与贯入杆入土深度的关系；
穿心锤上方放置配重块以施加荷载，开始静载试验，从岩芯顶部用注水器注水(观测出现“软化”的情况)，并获取测距件的读数，获取浸水静载试验荷载-沉降的关系。
如上所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验方法，还包括如下内容：
在加荷试验完毕后进行卸荷，卸荷时获取测距件的读数；
卸荷稳定后，将贯入杆拔出，并将石膏注入岩芯开孔中形成桩体；
松开箍紧件，对岩芯进行多个位置的剖切；
切开岩芯后，观察岩芯的损伤情况，获取岩芯不同剖切位置的强度。
上述本发明的有益效果如下：
1)本发明通过导轨支撑锤击单元，能够保证模拟锤击沉桩过程中桩身的垂直度，能够准确获取贯入杆的入土深度，精确计算打桩能量，而且在打桩后可直接施加荷载进行浸水静载试验进行分析，另外还可揭示桩周土的损伤情况及破坏机制；整体结构简单，操作方便，试验结果准确，可操作性强，对实际工程施工具有较强的参考价值。
2)本发明通过在模具内设置岩芯，并通过箍紧件对岩芯进行约束，箍紧件为第三管卡，这样箍紧后的模具对内部岩芯施加略带弹性的约束，使岩芯处于侧限状态，模拟实际工程中对岩土体的约束。
3)本发明通过第一固定卡和第二固定卡的设置，能够与锤击单元连接为一体结构，并沿着导轨上下滑动，既能保证贯入过程中的垂直度(避免了人为扶正对贯入过程的影响)，同时也可保证锤击贯入时整体的稳定性。
4)本发明通过模盖的设置，可防止贯入杆破土打入过程中岩芯顶部的周土体发生崩裂与过度隆起的问题出现。
5)本发明试验方法中，静载结束后抽移对开模片到需要剖切的位置，对岩芯进行横向及纵向不同位置的剖切后，进行观测和试验可揭示桩周土的损伤情况与破坏机制。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置的结构示意图。
图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中原状土约束单元的示意图。
图3是本发明图2中A-A截面示意图。
图4是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中第一固定卡的主视图。
图5是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中第一固定卡的俯视图。
图6是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中第二固定卡的主视图。
图7是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中第二固定卡的俯视图。
图8是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中对开模盖的俯视图。
图9是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中配重块的俯视图。
图10是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置中锤击单元的示意图。
图11(a)是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对一种岩芯的模拟打桩锤击数与贯入度的关系曲线图。
图11(b)是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对另一种岩芯的模拟打桩锤击数与贯入度的关系曲线图。
图12(a)是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对一种岩芯的浸水静载试验荷载-沉降曲线图。
图12(b)是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对另一种岩芯的浸水静载试验荷载-沉降曲线图。
图13是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对一种岩芯桩身6cm处横断面不同点处针贯入强度图。
图14是本发明根据一个或多个实施方式的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置试验过程中针对另一种岩芯桩身6cm处横断面不同点处针贯入强度图。
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
其中：1-1.顶板，1-2.导轨，1-3.侧架，1-4.套筒，1-5.底板；
2-1.手柄，2-2.导杆，2-3.穿心锤，2-4.锤垫，2-5.贯入杆；
3-1.对开模，3-2.模盖，3-3.岩芯；
4-1.注水器，4-2.百分表，4-3.接触平台，4-4.配重块；
5-1.第一固定卡，5-2.第二固定卡，5-3.第三管卡，5-4.第一管卡，5-5.第二管卡，5-6.圆环侧。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在锤击沉桩试验中无法进行浸水试验的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置。
实施例一
本发明的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，包括：
原状土约束单元，包括岩芯3-3，岩芯放置于模具内，模具环向设置箍紧件以对岩芯施加约束；
锤击单元，包括穿心锤2-3，穿心锤的一侧与带刻度的贯入杆2-5连接，贯入杆朝向岩芯3-3设置，穿心锤的另一侧套于导杆并可沿着导杆轴向方向移动以模拟锤击；
导轨1-2，导轨设于锤击单元的侧部，锤击单元与导轨1-2活动连接以保证锤击单元相对于导轨的垂直运动；
支架，支架支撑导轨1-2；
浸水载荷试验单元，包括注水器4-1、若干配重块4-4和用于测量岩芯沉降的测距件，配重块通过穿心锤支撑并设于导杆的环向以通过锤击单元向岩芯施加荷载。
其中，支架包括底板1-5，底板为刚性底板，底板支撑套筒1-4以设置原状土约束单元，底板的侧部设置侧架1-3，侧架顶部设置顶板1-1，顶板1-1内侧固定导轨1-2，顶板通过侧架与底板连接为一体，不会发生相对错动，减小了试验误差；顶板1-1具有设定的厚度能够保证足够的刚度和强度使带刻度的贯入杆沿垂直方向贯入岩芯内。
具体地，顶板1-1为等边三角形钢板，边长200mm，板厚10mm；导轨1-2由两根直径12mm、高度800mm的实心不锈钢管(钢管表面打磨处理并涂抹润滑剂)组成，各导轨竖向放置且对称布置焊接在顶板1-1下表面，两导轨的间距为150mm，在其他示例中，导轨1-2的间距可为其他数值，导轨具有设定的长度，导轨的底端同底板之间有设定的距离，导轨的底端位于原状土约束单元顶部的两侧，模具的直径小于两导轨之间的距离；
在其他示例中，导轨可均匀地布置三根。
套筒1-4由内径110mm的空心圆管(厚度为5mm)与边长为150mm的方形钢板(厚度为5mm)焊接而成，空心圆管焊接在方形钢板上表面中心位置。方形钢板四角对称开孔螺栓连接在底板1-5上表面中心位置，两者共为一体；底板1-5为等边三角形钢板，边长620mm，板厚10mm；通过侧架1-3将顶板1-1的三个角点与底板1-5相对应的三个角点焊接为整体。
参考图10所示，导杆远离穿心锤的另一端与手柄连接，贯入杆、穿心锤和导杆三者的中心轴线在同一直线，模拟锤击沉桩时，需手扶穿心锤将其托至所需落距位置，松开穿心锤且不施加外力令其自由落下；
另外，贯入杆的直径小于岩芯的直径，岩芯的直径是贯入杆直径的15倍-30倍，这样在贯入过程中可忽略对岩芯周边的影响；
在一些示例中，锤击单元的带刻度贯入杆2-5的横截面面积1cm2(直径11.3mm)、长度200mm，贯入杆用于模拟桩体，2.5kg的穿心锤2-3落距30cm用于提供模拟打桩锤击。
参考图2和图3所示，模具包括对开模3-1，对开模3-1的顶部设置对开的模盖3-2，参考图8所示，模盖3-2设置开孔以供贯入杆2-5穿过，对开模和模盖的环向均设置箍紧件，箍紧件为第三管卡5-3，第三管卡5-3固定于模盖和对开模的环向，可设置有多处，第三管卡具体选用不锈钢喉箍管卡。
其中，对开模3-1用无缝钢管制作，壁厚5mm，模内径90mm，高度200mm。对开模3-1内箍原状土样(岩芯3-3)；对开模盖3-2内径100mm，侧边高度20mm，厚度2mm，整体形状类似于“杯盖”，模盖中心预留直径约13mm的开孔供贯入杆贯入。
本实施例中，注水器4-1注水器采用洗耳球；
用于支撑百分表的平台4-3由长50mm、宽30mm、厚度2mm的钢板将其中一个角点做适量切割后，水平放置焊接在锤垫处第二固定卡5-2侧表面的下方位置，并在钢板上表面粘贴同等面积的玻璃片(保证平整度)做平台，以供百分表接触；
具体地，百分表为磁吸座百分表，磁吸座百分表固定于支架的底侧，磁吸座百分表用于获取浸水-静载过程中岩芯的沉降值。磁吸座百分表4-2吸附在底板1-5，表座上固定的百分表抵触在平台上，平台通过第二固定卡与模拟桩体(贯入杆)共为一体。
可以理解地是，配重块设有多块，参考图9所示，每块配重块4-4重8kg，为直径150mm、高70mm的圆柱体(材质为实心钢)沿中心一侧刨切掉约15mm宽、长75mm、70mm高的实心铁，即配重块设有卡槽便于配重块设于导杆的周侧；当然，在其他示例中，配重块还可以是其他的重量或尺寸；配重块4-4类似“秤砣”状，初级加荷将配重块4-4内表面贴合导杆2-2表面放置在穿心锤上表面对称加荷，配重块可逐级施加；
本实施例中，参考图4和图5所示，第一固定卡5-1包括对开的两段，每一段第一固定卡5-1包括对开侧，对开侧为弧形，另一侧为同对开侧连接的圆环侧5-6，第一固定卡的圆环侧(内表面打磨处理并涂抹润滑剂)内径13mm，圆环侧套入导轨1-2，对开侧内表面贴合手柄2-1表面，将第一固定卡用第一管卡5-4箍紧，第一管卡5-4为304不锈钢喉箍管卡5-3，装好后与锤击单元2共为一体且沿能够沿着导轨1-2上下滑动。
另外，锤垫处设置第二固定卡5-2，参考图6和图7所示，第二固定卡同样包括对开的两段，每一段第二固定卡包括对开侧，对开侧与锤垫贴合，对开侧同圆环侧5-6连接，其圆环侧同样套于导轨1-2上；第二固定卡的对开侧处用第二管卡固定，第二管卡可采用304不锈钢喉箍管卡。
其中，第一固定卡和第二固定卡的圆环侧可从导轨的底部套于导轨，或者圆环侧的材料为铁制材料，而且一些示例中，圆环侧同导轨的接触面做打磨处理并涂抹润滑剂，消除圆环侧与导轨之间的摩擦阻力，圆环侧开有开口槽以便于第一固定卡和第二固定卡套于导轨。
可以理解地是，当导轨设置有三根时，第一固定卡和第二固定卡各自包括对开的三段，每一段均套于对应的导轨上。
实施例二：
本实施例为探究泥岩持力层中打桩产生的二次损伤对单桩承载力的影响及浸水软化持荷情况下承载力的演化，进行了泥岩原状土中模拟锤击沉桩，沉桩后直接加荷进行静载试验，并注水浸湿，模拟实际工程现场情况，对泥岩中的单桩承载力演化进行分析，采用实施例一所述的装置对岩芯进行研究，具体过程为：
第一步：在施工现场岩芯地质钻机取样，钻孔取芯得到取样岩芯。在本实施例中，岩芯管直径108mm，取出的泥岩岩芯直径约90mm，并用塑料薄膜包裹防止水分流失；
第二步：选取完整的泥岩试样并记录岩芯信息，直接将带有侧面胶带纸封装的泥岩原状土样(岩芯)3-3装入对开模，使岩芯侧面与对开模内表面完全贴合；
将多个如三个第三管卡布置安装在对开模3-1模身，安装管卡时将其均匀布置且留出上部对开模盖3-2与底部套筒1-4的安装空间。随后将3个第三管卡同时施力箍紧。箍紧后的对开模对内部岩芯施加略带弹性的约束，使岩芯处于侧限状态，以此模拟预制桩锤击施工时的边界条件；
第三步：采用钢丝锯及修土刀等工具对箍好的岩芯3-3进行修整，将顶部与底部多出模具部分的岩芯切除。修整时先用修土刀在岩芯表面沿模具将封装膜断开并在岩芯表面切出一圈浅痕，随后用钢丝锯沿浅痕进行切除，切除时注意需要不断调整位置，环向不断调整切除位置且缓慢切除(避免出现断裂面出现缺失)；
修整好岩芯顶部与底部平面后，为防止模拟桩体(带刻度贯入杆2-5)破土打入过程中岩芯顶部的桩周土体发生崩裂与过度隆起，采用留有桩孔位置的对开模盖3-2用管卡箍在对开模顶部；
最后将装有岩芯的箍模安放在试验装置套筒1-4内的中心位置，确保模拟桩体与模盖中心的桩位预留孔相对应，随后将其固定在底座的固定套筒1-4内；
第四步：将自制加长带刻度贯入杆2-5及穿心锤2-3管卡5-3与对开固定卡5-1、5-2圆环侧套入导轨1-2，对开侧内表面贴合手柄2-1表面，将其用304不锈钢喉箍管卡5-3箍紧，装好后与锤击装置2共为一体且沿导轨1-2上下滑动，固定好后，开始模拟打桩；
采用导轨作为导向部件，更能保证垂直度，记录打桩锤击数及贯入杆(桩体)的入土深度。人工或通过计算机记录穿心锤9锤重和落锤高度，根据E＝mgh计算锤击能量，并记录贯入度即带刻度贯入杆2-5的入土深度，其中m为穿心锤10锤重，g为重力加速度取10m/s2，h为穿心锤9的落距高度，一些示例中为400mm，打入设定深度后，可停止模拟打桩，得到锤击数与贯入度的关系曲线(如图11(a)和图11(b)所示)；
为了方便对穿心锤沿着导杆的向上移动，确定落距，导杆长度方向同样可设置刻度。
其中，需要解释地是，锤击能量的获取，以便于建立锤击能量与贯入度的关系，或建立锤击能量与每厘米锤击数的关系，锤击能量不同就相当于锤重不同或穿心锤的落距不同；
第五步：模拟打桩结束后，开始注水静载试验环节。首先安装磁吸座百分表4-2，将其吸附在底板1-5，表座上固定的百分表抵触在与贯入杆共为一体的接触平台4-3(为保证百分表接触平台的平整度，第二固定卡粘贴玻璃片)；
第六步：穿心锤2-3上方对称均匀放置配重块4-4来施加荷载，开始静载试验，持荷过程中隔时读数，并不断从桩顶处用注水器4-1注水，观测出现“软化”，出现沉降加大的情况，每级加荷读数稳定的标准参照桩的静载试验标准，部分试验中最常见的情况是加荷后几乎一点沉降都不出现，这是正常情况；
试验系统最大加荷量可达80×8＝640N，其中后4级靠对称悬挂标准重量块进行，加荷试验完毕后进行卸荷，卸荷后隔时读数，同时观测回弹情况，得到泥岩中模型桩浸水静载试验荷载-沉降曲线(如图12(a)和图12(b)所示)；
第七步：卸荷稳定后，松开模盖处的第三管卡将贯入杆拔出。拔出时轻微转动贯入杆避免塌孔与扰动。拔出贯入杆后，用调制的石膏塞入桩孔，石膏凝固后形成桩体，可避免下一步剖开试样及测试时桩孔坍塌；
第八步：松开对开模管卡5-3，抽移对开模3-1模片到需要剖切的位置，采用钢丝锯对岩芯进行横向及纵向上不同位置的剖切，剖切过程中需环向不断调整切除位置及对开模位置，并且缓慢渐进切除，减小对岩芯扰动且避免出现断裂面；
第八步：切开岩芯后，采用电子放大镜观察桩周土体损伤情况，并对断面进行现有的针贯入试验(桩身6cm处横断面不同点针贯入强度图如图13和图14所示)，观测不同位置的强度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，其特征在于，包括：
原状土约束单元，包括岩芯，岩芯放置于模具内，模具环向设置箍紧件以对岩芯施加约束；
锤击单元，包括穿心锤，穿心锤的一侧与带刻度的贯入杆连接，贯入杆朝向岩芯设置，穿心锤的另一侧套于导杆并可沿着导杆轴向方向移动以模拟锤击；
导轨，导轨设于锤击单元的侧部，锤击单元与导轨活动连接以保证锤击单元相对于导轨的垂直运动；
支架，支架支撑导轨；
浸水载荷试验单元，包括注水器、若干配重块和用于测量岩芯沉降的测距件，配重块通过穿心锤支撑并设于导杆的环向以通过锤击单元向岩芯施加荷载；
所述贯入杆的直径小于岩芯的直径，岩芯的直径是贯入杆直径的 15倍-30倍；
所述模具包括对开模，对开模的顶部设置对开的模盖，模盖设置开孔以供所述贯入杆穿过，对开模和模盖的环向均设置所述的箍紧件；
所述锤击单元通过连接部件与所述的导轨连接；
连接部件包括设于锤击单元上段环向的第一固定卡，第一固定卡包括多段，每一段第一固定卡的一侧同锤击单元的上段接触，另一侧套于导轨，多段第一固定卡位于锤击单元的周侧部分通过第一管卡固定；
所述穿心锤通过锤垫与所述的贯入杆连接；
所述连接部件还包括设于锤垫的第二固定卡，第二固定卡包括多段，每一段第二固定卡的一侧同锤击单元的上段接触，另一侧套于导轨，多段第二固定卡位于锤击单元的周侧部分通过第二管卡固定。
2.根据权利要求1所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，其特征在于，所述导杆远离所述穿心锤的另一端与手柄连接。
3.根据权利要求1所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，其特征在于，所述箍紧件为第三管卡。
4.根据权利要求1所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，其特征在于，所述第二固定卡的底侧设置平台，平台支撑所述的测距件，测距件为百分表；
百分表为磁吸座百分表，磁吸座百分表固定于所述支架的底侧。
5.根据权利要求1所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，其特征在于，所述支架包括底板，底板设置套筒以设置所述的原状土约束单元，底板的侧部设置侧架，侧架顶部设置顶板，顶板内侧固定所述的导轨；
所述导轨设有至少两根，相邻两导轨之间间隔设定距离设置。
6.一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验装置，包括如下内容：
获取岩芯，记录岩芯信息，并将岩芯装入模具内，在模具环向设置箍紧件从而对岩芯施加约束，使岩芯处于侧限状态；
通过支架在岩芯的上方设置锤击单元，支架固定导轨，锤击单元与导轨活动连接；
锤击单元通过穿心锤开始模拟打桩，根据穿心锤的锤重和落锤高度获取锤击能量，并获取锤击数与贯入杆入土深度的关系；
穿心锤上方放置配重块以施加荷载，开始静载试验，从岩芯顶部用注水器注水，并获取测距件的读数，获取浸水静载试验荷载-沉降的关系。
7.根据权利要求6所述的一种模拟锤击沉桩-浸水静载的试验方法，其特征在于，还包括如下内容：
在加荷试验完毕后进行卸荷，卸荷时获取测距件的读数；
卸荷稳定后，将贯入杆拔出，并将石膏注入岩芯开孔中形成桩体；
松开箍紧件，对岩芯进行多个位置的剖切；
切开岩芯后，观察岩芯的损伤情况，获取岩芯不同剖切位置的强度。
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-
2022
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