CN204988889U - 室内多功能土工试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种室内多功能土工试验装置，包括试件箱、穿心式液压千斤顶装置，试件箱的底部设有出水孔及进水孔，出水孔上连接有出水阀，进水孔连接有进水阀，试件箱上安装有压强计，试件箱的内部底端设有砂层，砂层上铺设有土工织布，砂层与进水孔和出水孔接触，试件箱设有进水孔的面板上安装有穿心式液压千斤顶，在穿心式液压千斤顶的上端安装测力元件，试件箱上部安装有穿心式液压千斤顶，穿心式液压千斤顶的上部安装测力元件，试件箱安装有位移传感器，位移传感器与被测元件接触。本实用新型能进行土体试验，还能模拟进行室内的桩体抗压、抗拔及锚杆抗拔试验，并能实现不同方向上、不同饱和度下的抗拔试验，使室内岩土工程试验装置功能更加多样化。

Description

室内多功能土工试验装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程领域，具体涉及一种可以在室内对锚杆或土钉进行抗拔试验，还可对天然土体进行模拟试验研究的室内多功能土工试验装置，属于室内多功能土工试验装置的创新技术。

背景技术

随着现在城市建设的加快，岩土工程的应用领域也越来越广，如基坑工程、基础工程、软土工程、地基处理等，在实际工程中使用锚杆和土钉时，应先对锚杆和土钉进行抗拔力试验，以此来确定设计参数和合理的施工工艺，因此研究土钉、锚杆支护构件的抗拔特性具有重要意义。此外，通过研究土体的物理力学特性，对于实际工程建设中规避风险、改善不良的地基土也具有重要意义。

目前对土钉、锚杆等支护构件的抗拔试验主要分为原位测试和室内试验两种，原位测试是进行现场测试，结果虽准确，但只能用来判断支护构件是否合格，不能进行初期的判断分析。为了更合的设计、布置土钉和锚杆，人们采取了室内试验的方法来模拟土钉及锚杆的现场环境，并进行抗拔试验。对于土体特性的室内研究往往无法模拟现场条件，用于试验的土体大多已为重塑土，故试验结果存在较大误差，而原位测试要根据现场实际的环境，造价高，难以推广。

现有的室内多功能土工试验装置能做的拉拔试验大多为单向加载，这样不仅效率低、功能单一，而且不能准确的模拟现场的条件，因此以这种试验结果来进行现场的支护构件的设计并不合理。此外，现有的一些试件箱无法模拟天然土体的含水率的状态，使得试验结果与实际情况有较大的出入，因此不能用来直接分析现场的实际情况。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种室内多功能土工试验装置，本实用新型解决现有的室内岩土工程试验装置无法模拟的土钉和锚杆在多个方向上进行抗拔试验以及在不同饱和度条件下的进行抗拔试验的问题，此外还能模拟天然土体的状态进行土性研究。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的室内多功能土工试验装置，包括有试件箱、穿心式液压千斤顶装置，其中试件箱的底部设有出水孔及进水孔，出水孔上连接有出水阀，进水孔连接有进水阀，试件箱上还安装有压强计，试件箱的内部底端设有砂层，砂层上铺设有土工织布，砂层与进水孔和出水孔接触，试件箱设有进水孔的面板上安装有穿心式液压千斤顶，在穿心式液压千斤顶的上端安装测力元件，试件箱上部安装有穿心式液压千斤顶，穿心式液压千斤顶的上部安装测力元件，试件箱安装有位移传感器，位移传感器与被测元件接触。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的室内多功能土工试验装置，设置于试件箱顶部和侧向的穿心式液压千斤顶、测力元件、位移传感器，设置于试件箱内部的砂层、土工织布、进水口及进水阀、出水孔及出水阀、多孔排水管，共同组成了相对独立的模拟现场土体饱和及不饱和状态下的锚杆及土钉的多方向的抗拔试验条件。模拟的土体条件与天然状态下的相似，锚杆及土钉的多方向的抗拔试验也与现场试验相似，进而使室内试验模拟的结果与实际情况的结果相对误差较小，使得试验结果更有价值，更有利于现场锚杆和土钉的设计与布置。此外拆卸穿心式液压千斤顶及上部连接板后，该装置还可以模拟天然土体的状态进行土体试验。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中试件箱的一个长边侧板中设置窗口的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中试件箱的一个短边侧面板的主视图；

图4为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中试件箱水平向安装的穿心式液压千斤顶的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中试件箱底板上的三排多孔管的结构；

图6为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中试件箱上部安装连接板以及其上安装的穿心式液压千斤顶的剖面图；

图7为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置中连接板中的连接轴与穿心式液压千斤顶连接的剖面图；

图8为图6中A处表示的连接板与连接轴端部连接的示意图；

图9为图7中B处连接轴与支墩底端连接的示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型实施例提供的室内多功能土工试验装置的结构示意图，包括有试件箱100、穿心式液压千斤顶装置，其中试件箱100的底部设有出水孔及进水孔，出水孔上连接有出水阀105，进水孔连接有进水阀106，试件箱100上还安装有压强计600，试件箱100的内部底端设有砂层400，砂层上铺设有土工织布300，砂层400与进水孔和出水孔接触，试件箱100设有进水孔的面板上安装有穿心式液压千斤顶800，在穿心式液压千斤顶800的上端安装测力元件1200，试件箱100上部安装有穿心式液压千斤顶800，穿心式液压千斤顶800的上部安装测力元件1200，试件箱100安装有位移传感器1000，位移传感器1000与被测元件接触。

所述土工织布300覆盖在砂层400上充当透水板的作用，造价低，且易更换。试件箱100上安装有支撑杆1300，位移传感器1000安装在支撑杆1300上，即位移传感器1000通过支撑杆1300固定安装在试件箱100的顶部。支撑杆1300是铁杆。

本实施例中，上述试件箱100包括有底板103和四个侧向围板组成。底板103是钢制底板，四个侧向围板是钢制围板。

所述四个侧向围板中两两侧板相互平行，四个侧向围板的顶端均设有向试件箱100外侧延伸的延长部，延长部设有螺孔，四个侧向围板之间活动连接。

此外，可在试件箱100任意一组对角线的侧板的底端设有压强计，试件箱100在压强计安装处底部有一小圆孔，压强计底端玻璃穿过圆孔与砂层400连接。压强计安装处底部的小圆孔用于观察试件箱中土体水位的变化。

本实施例中，上述试件箱100的底板103通过螺栓可拆卸连接有能旋转滚动的脚轮400。脚轮400是钢制脚轮；上述试件箱100的其中一个侧面围板上设置有手推装置200。

本实施例中，上述试件箱100的四个侧向围板中的第一侧面围板上留有一窗口，窗口上安装有机玻璃窗口107。该第一侧面围板是试件箱100的长边侧面围板102，也是试件箱100的正向面板，如图2所示，所述有机玻璃用螺栓固定在正向面板上。所述窗口安装透明的有机玻璃，有机玻璃用螺栓固定在正向面板上。通过有机玻璃窗口107以便于观察试件箱内水位的变化，所述的有机玻璃表面光滑、强度高、耐腐蚀、耐热，用于此试验装置中安全可靠。

本实施例中，上述试件箱100的四个侧向围板中的第二侧面围板的底部设有进水孔，进水孔连接进水阀106，试件箱100的四个侧向围板中的第三侧面围板的底部设有出水孔，出水孔连接出水阀105。该第二侧面围板及第三侧面围板还安装有压强计600，该第二侧面围板及第三侧面围板是试件箱100的短边侧面围板101。

本实施例中，上述试件箱100在第二侧面围板或第三侧面围板上设置有安装孔108。上述安装孔108可拆卸地插入安装板。上述安装孔108是矩形孔，安装板是矩形板，安装板用螺栓连接，可自由拆卸。

此外，上述安装孔还可拆卸地插入第一支墩700，穿心式液压千斤顶800安装在第一支墩700上，穿心式液压千斤顶800的上端安装测力元件1200。

本实用新型设置可拆卸安装板的目的是用于进行锚杆或土钉的抗拔试验，在需进行抗拔试验时将其拆下，并在其上安装固定第一支墩700、穿心式液压千斤顶800以及测力元件1200即可进行锚杆或土钉在水平方向的抗拔试验，当需进行土体特性试验时，将安装板装上即可。这种灵活的可拆卸板实现了该装置能够进行多种土工实验的可能。

本实施例中，上述试件箱100的上部安装有两块连接板900，两块连接板900之间装设有两根连接轴901，其中一根连接轴901直接连接到第二支墩701的底端，用螺栓固定并可通过调整螺栓的松紧来控制第二支墩701的旋转，如图8所示；另一根连接轴901上连接可伸缩的调节板702，调节板702的底端与连接轴901用螺栓连接，可伸缩的调节板702的上部与第二支墩701的底端通过螺栓连接，根据第二支墩701倾斜的角度，钢板可自由伸缩其长度与其连接。两根连接轴901之间的宽度应以第二支墩701实际的倾斜位置来调整，两块连接板900中设有让连接轴901滚动的安装槽，这些安装槽做成锯齿状，连接轴901的两顶端穿入连接板900所设的安装槽中，并可在安装槽中自由滚动，当连接轴901在安装槽中滚动到合适的位置时，将固定板902插入卡住，便可使其固定，如图9所示。连接轴901及第二支墩701固定好后，在第二支墩701上安装穿心式液压千斤顶800，并在穿心式液压千斤顶上端安装测力元件1200。

另外，上述第二支墩701后侧安装有量角板1100，量角板1100插在连接板900上固定，量角板1100上设有刻度线，量角板1100上的零刻度线的位置高度与第二支墩701处于水平位置时高度一致，所述角度板上标有0～180o，并每隔5o标记数字一次。

上述两块连接板900沿试件箱100的宽度方向固定在试件箱100的顶部，第二支墩701在连接板900上可灵活转动，上述两块连接板900是矩形木板，连接轴901是钢管，第一支墩700及第二支墩701是钢支墩，固定板902是两端带有角的钢板，上述调节板702是钢板，上述量角板1100是钢性量角板。

上述试件箱100的底板103上设有三排多孔排水管104。所述三排多孔管104焊接在底板103上，其上覆盖砂层。三排多孔管104的设置可辅助排水阀进行排水，加速土体的排水进程，可使土体排水均匀,创造不饱和的土体环境。如图5所示。

当使用者需要使用该装置进行锚杆或土钉水平向抗拔试验时，先打开进水阀106，饱和底部砂土层400，然后将土体装入试件箱100内，根据试验需要的土体饱和度，再决定是否打开排水阀105，土体装入后，在试件箱100侧向围板上预留安装孔108处将锚杆或土钉沿水平向打入土体中并进行注浆，待其成型稳固后，在预留安装孔108处上方安装固定第一支墩700，在第一支墩700上安装穿心式液压千斤顶800，并在其上安装测力元件1200，并将位移传感器1000旋转至此位置进行试验即可。当使用者需要使用该装置进行锚杆或土钉竖向或多角度的抗拔试验时，先打开进水阀106，饱和底部砂土层400，然后将土体装入试件箱100内，根据试验需要的土体饱和度，再决定是否打开排水阀105，土体装入后，在试件箱100上部将锚杆或土体根据需要侧向或竖向打入土体中，并进行注浆待其成型稳定后，将可活动的第二支墩701调整到合适的角度，使其与锚杆或土钉垂直，此时将连接轴900转动到合适位置，用特制钢板固定住，并用螺栓将第二支墩701一端固定住，另一端与可拉伸的钢板用螺栓固定住，在第二支墩701后端的量角板1100中将第二支墩701的倾斜角度读出来，然后在第二支墩701上安装穿心式液压千斤顶800，并在其上安装测力元件1200，并将位移传感器1000旋转至此位置进行试验即可。

当使用者需要使用该装置模拟天然土体试验时，先将安装板安装在试件箱100侧板上预留的安装孔108上，然后根据天然土体的实际状态进行试验，当天然土层中底部为砂土或砾石之类的渗透性较大的土的结构时，先打开进水阀106，饱和底部砂层400，再打开出水阀105，然后在土工织布300上按照天然土层中不同土的实际分布，等比例的依次铺上不同的上层土即可。当天然土层中底部为淤泥或黏性土之类的渗透性较小的土的结构时，先打开进水阀106，饱和底部砂层400，关闭水阀105，然后在土工织布300上按照天然土层中不同土的实际分布，等比例的依次铺上不同的上层土即可。若使用者需要自由移动此装置，可通过推手装置200来实现，同时脚轮500可以360度自由旋转，方便使用者调节此室内多功能岩土试验装置的移动方向。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内多功能土工试验装置,其特征在于包括有试件箱、穿心式液压千斤顶装置，其中试件箱的底部设有出水孔及进水孔，出水孔上连接有出水阀，进水孔连接有进水阀，试件箱上还安装有压强计，试件箱的内部底端设有砂层，砂层上铺设有土工织布，砂层与进水孔和出水孔接触，试件箱设有进水孔的面板上安装有穿心式液压千斤顶，在穿心式液压千斤顶的上端安装测力元件，试件箱上部安装有穿心式液压千斤顶，穿心式液压千斤顶的上部安装测力元件，试件箱安装有位移传感器，位移传感器与被测元件接触。

2.根据权利要求1所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱包括有底板和四个侧向围板组成。

3.根据权利要求1所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱的底板通过螺栓可拆卸连接有能旋转滚动的脚轮；上述试件箱的其中一个侧面围板上设置有手推装置。

4.根据权利要求1所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱的四个侧向围板中的第一侧面围板上留有一窗口，窗口上安装有机玻璃窗口。

5.根据权利要求1所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱的四个侧向围板中的第二侧面围板的底部设有进水孔，进水孔连接进水阀，试件箱的四个侧向围板中的第三侧面围板的底部设有出水孔，出水孔连接出水阀。

6.根据权利要求1所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱在第二侧面围板或第三侧面围板上设置有安装孔。

7.根据权利要求6所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述安装孔可拆卸地插入安装板。

8.根据权利要求6所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述安装孔可拆卸地插入第一支墩，穿心式液压千斤顶安装在第一支墩上，穿心式液压千斤顶的上端安装测力元件。

9.根据权利要求1至8任一项所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述试件箱的上部安装有两块连接板，两块连接板之间装设有两根连接轴，其中一根连接轴直接连接到第二支墩的底端，用螺栓固定并可通过调整螺栓的松紧来控制第二支墩的旋转，另一根连接轴上连接可伸缩的调节板，调节板的底端与连接轴用螺栓连接，可伸缩的调节板的上部与第二支墩的底端通过螺栓连接，两块连接板中设有让连接轴滚动的安装槽，这些安装槽做成锯齿状，连接轴的两顶端穿入连接板所设的安装槽中，并将固定板插入卡住，第二支墩上安装穿心式液压千斤顶，并在穿心式液压千斤顶上端安装测力元件。

10.根据权利要求9所述的室内多功能土工试验装置,其特征在于上述第二支墩后侧安装有量角板，量角板插在连接板上固定，量角板上设有刻度线。