CN202903654U - 桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，包括：三轴仪主机，百分表和位移百分表，百分表下连探头，探头下端进入测压力腔中，侧压力腔通过二通阀门连接容积调节管，侧压力腔还通过一通阀门连接全自动液压力控制器，侧压力腔上部通过上盖连接上导向板，上导向板上设置有出水口、下设置有上透水板，侧压力腔下部设置有下透水板，下透水板连接下盖，下盖下设置有下导向板，通过密封圈密封放置在试样饱和座上，下连三轴仪升降座。其优点是：完全模拟桩或沉井的实际受力状况进行测定，测试中剪切面保持不变，剪切行程大，一次装样，多级法向荷载可依次施加进行剪切，通过制作相应工况下粗糙度的试样棒即可测定相应工况下的摩擦系数。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土及尾矿测量装置技术领域，具体的说是一种桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数试验测试装置。
背景技术
目前没有室内进行测定桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的标准方法，通常测试土对桩或土对井壁的摩擦力是采用原位测试确定的单位摩阻力或按常规土工试验参数查表确定的单位摩阻力计算得到的，并没有能够直接测定桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验方法和装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种能直接测试桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数试验测试装置。
本实用新型桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，包括：三轴仪主机1上端的横杆上垂直下连百分表3和位移百分表4，百分表3下连探头17，探头17下端进入侧压力腔2中，侧压力腔2通过二通阀门14连接容积调节管18，同时，侧压力腔2还通过一通阀门8连接全自动液压力控制器7，侧压力腔2上部通过上盖6连接上导向板16，通过螺杆5锁定，上导向板16上设置有出水口15，上导向板16下设置有上透水板27，侧压力腔2下部设置有下透水板28，下透水板28连接下盖9，下盖9下设置有下导向板10，通过密封圈13密封放置在试样饱和座11上，下连三轴仪升降 座12。
所述的侧压力腔2包括腔体、上盖6、下盖9，腔体内侧套有筒状乳胶薄膜，并通过螺杆5及O型圈密封成一个整体。
所述的上导向板16与导向板10中心圆孔直径比试样棒17大1mm。
所述的探头17，包括：三通阀19、压力传感器20、上接头21、感压腔22、感压体23、下接头24、连接导管25、滴定管26。三通阀19的横向端连接压力传感器20，径向端的一端连接感压腔22中的钻孔、另一端与连接导管25相连，连接导管25另一端连接滴定管26，感压腔22是用厚度为0.5mm多孔塑料基片上植长度8mm的竹碳纤维，贴在感压体23周围，在贴片外面套上筒状乳胶膜，通过上接头21与下接头24密封。
所述的探头17可以等效替换为试棒，试棒为现有技术。
本实用新型桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，优点是：能直接测试桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数，不同于传统的测试方法，使得测试更加方便，试验数据更加准确，完全模拟桩或沉井的实际受力状况进行测定，测试中剪切面保持不变，剪切行程大，一次装样，多级法向荷载可依次施加进行剪切。通过制作相应工况下粗糙度的试样棒即可测定相应工况下的摩擦系数，且在试验中能模拟原位渗流特征控制试样中的水位或渗流水头。
附图说明
图1为桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数试验测试装置的结构示意图。
图2为多功能探头结构示意图。
图3为剪应力与位移关系曲线。
具体实施方式
根椐图1，图2所示：桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，包括：三轴仪主机1上端的横杆上垂直下连百分表3和位移百分表4，百分表3下连探头17，探头17下端进入侧压力腔2中，侧压力腔2通过二通阀门14连接容积调节管18，同时，侧压力腔2还通过一通阀门8连接全自动液压力控制器7，侧压力腔2上部通过上盖6连接上导向板16，通过螺杆5锁定，上导向板16上设置有出水口15，上导向板16下设置有上透水板27，侧压力腔2下部设置有下透水板28，下透水板28连接下盖9，下盖9下设置有下导向板10，通过密封圈13密封放置在试样饱和座11上，下连三轴仪升降座12。
所述的侧压力腔2包括腔体、上盖6、下盖9，腔体内侧套有筒状乳胶薄膜，并通过螺杆5及O型圈密封成一个整体。
所述的上导向板16与导向板10中心圆孔直径比试样棒17大1mm。
所述的探头17，包括：三通阀19、压力传感器20、上接头21、感压腔22、感压体23、下接头24、连接导管25、滴定管26。三通阀19的横向端连接压力传感器20，径向端的一端连接感压腔22中的钻孔、另一端与连接导管25相连，连接导管25另一端连接滴定管26，感压腔22是用厚度为0.5mm多孔塑料基片上植长度8mm的竹碳纤维，贴在感压体23周围，在贴片外面套上筒状乳胶膜，通过上接头21与下接头24密封。
所述的探头17可以等效替换为试棒，试棒为现有技术。
本实用新型桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数试验测试装置，具体测试步骤如下：
1、容器密封性检验
将容器按要求装配好，往液压腔容积调节筒18中注满脱气蒸馏水；打开进水阀14，往侧压力腔2中注满脱气水，排除全部气泡；将尺寸为φ=150mm、h=220mm的标准校正试样放入容器；按100KPa/min速率逐级施加侧向压力，直至压力达到800KPa，保持800KPa压10分钟如不漏水，即可确认此容器密封性良好；检验完成后，卸除压力，取出校正块。
2、试棒与试样接触面法向力的测定；
①先降低侧压力腔容积调节管18，放入下圆环形透水板18-1，选用外径150毫米、壁厚0.5毫米的试样成型模筒，然后再升高侧压力腔容积调节管18高度，使乳胶膜贴紧模筒外壁，关闭进水阀14，将多功能探头17放入容器中心，并测记探头17的初始值；
②按预定的控制密度（可取天然密度统计值或按设计要求取介于最小与最大密度间的某个密度值）称取风干试样，用特制的夯头在容器内分层击实成型；
③试样成型完毕，先打开进水阀14，拔出成型模筒后关闭进水阀14，依次放入上环形透水板18-2、上导向板，锁紧上导向板；④通过输水管，往试样饱和缸11充水，水面高度达到上端面时，关闭进水阀，将压力腔容器对心放在试样饱和缸11上；
⑤开启侧压力控制器，按事先设定的侧压力级对试样周围施加第一级侧压力，升高试样饱和缸11内的水头，对试样进行饱和，当侧压腔上盖6的出水嘴15有水溢出时，保持试样饱和缸11内的水头与试样顶面平齐；
⑥当第一级侧压稳定时，记录探头17的压力值，稳定标准为每小时侧压力值不大于1kpa，依次施加预定的各级侧压力，分别记录各级侧下的探头17的压力值；
⑦将各级侧下的探头17的压力值减去初始值即为各级侧压下试样与试棒接触面的法向力。
3、试棒与试样接触面摩阻力的测定
①制备表面粗糙度与现场的桩或沉井壁尽可能相同的砂浆(或金属)试棒，直径与探头17的直径相同，长度以能保证试样与试棒产生150毫米相对位移；
②先降低侧压力腔容积调节管18，放入下圆环形透水板，并选用外径150毫米、壁厚0.5毫米的试样成型模筒，然后升高侧压力腔容积调节管18高度，使乳胶膜贴紧模筒外壁，关闭进水阀14，将试棒17放入容器中心；
③按预定的控制密度称取风干试样，用特制的夯头在容器内分层击实成型(成型方法与法向力测定成型方法完全一致)；
④试样成型完毕，打开进水阀14，拔出成型模筒后关闭进水阀14，依次放入上环形透水板、上导向板，锁紧上导向板；
⑤试样饱和缸11对心放在普通三轴仪主机升降台上，通过输水管，往试样饱和缸11充水，水面高度平上端面时，关闭进水阀，将压力腔容器对心放在试样饱和缸11上；
⑥开启侧压力控制器，按事先设定的侧压力级对试样周围施加第一级侧压力，升高试样饱和缸11内的水头，对试样进行饱和，当侧压腔上盖6的出水嘴15有水溢出时，保持试样饱和缸11内的水头与试样顶面平齐；
⑦当第一级侧压稳定时(稳定标准为每小时侧压力值不大于1kpa)，调整三轴仪主机升降台高度，使试样棒与测力环接触，将百分表归零，开启三轴仪主机，认0.9mm/min速率对试样进行剪切，接一定的位移步长记录相应的力值，直到本级位移位达30毫米时暂停；
⑧卸除剪应力，施加第二级侧压，直致第四级侧压，每级侧压的试验操作与第一级完全一样，在试验中应保持试样饱和缸11内的水头与试样顶面基本平齐。
4、计算摩擦系数
①分别计算各级侧压下的单位摩阻力；
②以相对应的法向力为横坐标，单位摩阻力为纵坐标绘制相关曲线，曲线的斜率即为对应的最大静摩擦系数或滑动摩擦系数。最大静摩擦力取试验峰值，滑动摩擦力取剪位移为30mm时的剪力值。
5、某尾矿土实测资料：
最大静摩擦试验成果表 表一
注:1、剪应力为试验峰值。
2、扩孔1mm是指在某级侧压力下剪切结束,侧压力归零，拔出试样捧将孔径由49.4mm扩大到50.4mm用直线刀切除，放入试样棒，恢复到该压力，压力稳定后再次剪切值。
滑动摩擦试验成果表 表二
注：1、剪应力为位移为30mm时的值。
2、扩孔1mm是指在某级侧压力下剪切结束，侧压力归零，拔出试样捧将孔径由49.4mm扩大到50.4mm用直线刀切除。
Claims (4)
1.一种桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，包括：三轴仪主机（1），其特征在于：三轴仪主机（1）上端的横杆上垂直下连百分表（3）和位移百分表（4），百分表（3）下连探头（17），探头（17）下端进入侧压力腔（2）中，侧压力腔（2）通过二通阀门（14）连接容积调节管（18），同时，侧压力腔（2）还通过一通阀门（8）连接全自动液压力控制器（7），侧压力腔（2）上部通过上盖（6）连接上导向板（16），通过螺杆（5）锁定，上导向板（16）上设置有出水口（15），侧压力腔（2）下部连接下盖（9），下盖（9）下设置有下导向板（10），通过密封圈（13）密封放置在试样饱和座（11）上，下连三轴仪升降座（12）。
2.根椐权利要求1所述的桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，其特征在于：所述的侧压力腔（2）包括腔体、上盖（6）、下盖（9），腔体内侧套有筒状乳胶薄膜，并通过螺杆（5）及O型圈密封成一个整体。
3.根椐权利要求1所述的桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，其特征在于：所述的上导向板（16）与导向板（10）中心圆孔直径比试样棒（17）大1mm。
4.根椐权利要求1所述的桩与土或沉井壁与土或尾矿的接触面摩擦系数的试验测试装置，其特征在于：所述的探头（17），包括：三通阀（19）、压力传感器（20）、上接头（21）、感压腔（22）、感压体（23）、下接头（24）、连接导管（25）、滴定管（26），三通阀（19）的横向端连接压力传感器（20），径向端的一端连接感压腔（22）中的钻孔、另一端与连接导管（25）相连，连接导管（25）另一端连接滴定管（26），感压腔（22）是用厚度为0.5mm多孔塑料基片上植长度8mm的竹碳纤维，贴在感压体（23）周围，在贴片外面套上筒状乳胶膜，通过上接头（21）与下接头（24）密封。
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