一种大型原位抗滑桩模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大型原位抗滑桩模型试验装置，包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；试样制备系统包括基坑内的剪切盒和土体试样，一侧土体内设置竖向的抗滑桩；另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒的位移计、抗滑桩迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩桩顶横向和竖向的位移计。本实用新型专利技术适用于原位土试样在埋入式抗滑桩工况下桩土力学特性的测定，获取桩‑土相互作用过程，揭示公路高陡边坡的稳定性状并指导实体工程防护工作，可为工程设计和施工提供更加准确的试验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种大型原位抗滑桩模型试验装置
本技术涉及边坡防护工程领域中的桩土作用特性测试技术，具体涉及一种大型原位抗滑桩模型试验装置。
技术介绍
边坡失稳是一种危害性极其严重的地质灾害，公路边坡的防护治理始终是地质灾害防治的重要任务，尤其针对于支挡型公路高陡边坡。作为支挡结构物的抗滑桩，在横向受力时，由于其对周围岩（土）体扰动相对较小，加之施工快捷，在边坡治理等工程中被广泛应用。作为相互作用的复杂受力体系，滑坡体与抗滑桩之间相互作用机理一直是抗滑桩加固机制和设计理论研究的核心内容。为研究岩（土）体与抗滑桩相互作用机制，主要利用模型试验进行了一定的研究并均取得了重要的研究成果。由于岩土体参数的不确定性、试验条件的局限性以及其他因素，使许多试验成果与试验初衷仍存在差距。目前的滑坡灾害治理设计过程中，没有把岩（土）体与抗滑桩的相互作用的复杂性考虑进去，如桩体内力变化特性、滑坡推力分布规律等，这些因素均涉及到抗滑桩工程的安全性和经济性。目前，我国边坡工程中抗滑桩的设计水平有限，尤其针对埋入式抗滑桩的设计目前仍处于探索阶段，在公路边坡支护结构受力特性及桩土相互作用机理研究方面，更是少有进行抗滑桩模型试验装置及其方法。
技术实现思路
基于现有原位模型试验开展匮乏的现状，本技术提供了一种大型原位抗滑桩模型试验装置，适用于分析埋入式抗滑桩和岩（土）体边坡坡体内受力与变形状态，获取桩-土相互作用过程，揭示公路高陡边坡的稳定性状并指导实体工程防护工作，可为工程设计和施工提供更加准确的试验数据。本技术所采用的技术方案为：一种大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样，剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩；试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒顶板上竖向的位移计、剪切盒侧板上横向的位移计、抗滑桩迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩桩顶横向和竖向的位移计。垂向压力系统自上而下依次为堆载平台、工字钢梁、承压钢板、加压千斤顶和竖向的传力板，该传力板位于剪切盒顶板上。承压钢板设置有上下两层，两层承压钢板之间设置有滚轴排。水平剪切系统包括平推千斤顶和横向的传力板，该传力板位于剪切盒侧板上。水平剪切系统一侧的反力系统为设置于基坑内壁的竖向的反力支座。抗滑桩在剪切盒一侧的土体内单排多根设置。本技术具有以下优点：（1）本技术可测得抗滑桩破坏形态及内力变化，同时，可测得原位土体的抗剪强度。（2）本技术土体试样尺寸及抗滑桩尺寸均较大，减少了尺寸效应的影响。（3）本技术试验所施加的垂向压力状态、水平推力等试验条件与支挡型边坡实际受力状态一致，试验结果更接近工程实际。（4）本技术在研究埋入式抗滑桩与土体相互作用关系问题上具有依据工程实际设定试验方案的特点，精度高，试验数据可靠，可为公路边坡工程领域抗滑桩的设计与施工提供有力的保障。（5）本技术提出的模型试验装置及方法丰富了支挡型边坡抗滑桩原位试验开展匮乏的现状。（6）本装置结构较简单、较易拆装、操作简单，一般边坡防护工程技术人员可短时间掌握。附图说明图1为本试验装置结构方框图；图2为本试验装置结构主视图；图3为本试验装置结构俯视图。图中，1—堆载平台，2—工字钢梁，3—承压钢板，4—滚轴排，5—加压千斤顶，6—传力板，7—剪切盒顶板，8—基坑顶面，9—平推千斤顶，10—反力支座，11—剪切盒侧板，12—剪切面，13—土体试样，14—抗滑桩，15—数据采集系统。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。本技术涉及一种大型原位抗滑桩模型试验装置，所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统。试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样13，剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩14；试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒顶板7上竖向的位移计、剪切盒侧板11上横向的位移计、抗滑桩14迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩14桩顶横向和竖向的位移计。抗滑桩14在剪切盒一侧的土体内单排多根设置。垂向压力系统自上而下依次为堆载平台1、工字钢梁2、承压钢板3、加压千斤顶5和竖向的传力板6，该传力板6位于剪切盒顶板7上。承压钢板3设置有上下两层，两层承压钢板3之间设置有滚轴排4。水平剪切系统包括平推千斤顶9和横向的传力板6，该传力板6位于剪切盒侧板11上。水平剪切系统一侧的基坑内壁设置有反力系统，反力系统为设置于基坑内壁的竖向的反力支座10。1、试样制备系统：在选定场地开挖试验基坑，选取未经扰动且具有代表性的原状土样，制备成尺寸为60cm×60cm×30cm立方体，剪切面积A=0.36m2；剪切盒由定制的钢模板组合而成，为保证剪切过程中模板强度，试样侧壁模板和顶板厚度取4cm。用现场土样配合细沙充填土样与剪切盒之间的缝隙至充分密实状态，装上剪切盒，挖出1.8m×2.0m的试坑，为多次直剪试验留出足够的空间并将坑壁整平；模型桩采用与原型结构实型桩相同标号的混凝土，并按照相似理论确定模型结构中主筋。根据支档型路堑高边坡实际抗滑桩尺寸，结合现场原位剪切试验土体试样的实际尺寸，确定模型桩的尺寸，一般取桩长110cm，桩截面尺寸5cm×7.5cm，单排多桩布设间距取15cm。2、垂向压力系统：双排工字钢梁2上部搭设柔性筏板形成堆载平台1，堆载平台1上方以土袋堆载至荷重≥300kPa，工字钢梁2下部连接双排承压钢板3，承压钢板3之间铺设滚轴排4以保证垂直压力下滑动剪切，下排承压钢板3正下方连接加压千斤5顶端部，千斤顶5底部连接铺设在试样剪切盒顶板7上方的传力板6上。3、水平剪切系统：从左到右，平推千斤顶9提供水平剪切力作用于横向传力板6，横向传力板6传递剪切作用力给受剪面试样剪切盒侧板11。4、反力系统：反力支座10选用加厚承压钢板制作，钢板厚度一般取≥8cm。为保证加荷过程中试样受剪水平，反力支座10安装前应确保其紧贴基坑侧壁绝对垂直。反力支座10正右方与平推千斤顶9底部连接，提供支座反力。5、数据采集系统：数据采集系统由位移计（KTM-100，量程100mm）、压力盒（YT-DZ-0303，量程0.3MPa）、应变片（BX120-50AA箔式电阻混凝土应变片）组成，所有传感器均可与数据采集端口连接。上述大型原位抗滑桩模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：步骤一：开挖基坑，并在基坑一侧的土体内安装经室内养护成型的抗滑桩14，桩身迎土面和背土面各预置压力盒5个、应变片6个，桩顶设置横向和竖向的位移计；步骤二：开挖基坑内选择未扰动且具有代表性的原位土样，制备成正方体的土体试样13，并放置于剪切盒内；剪切盒顶板7上设置竖向的位移计，剪切盒侧板11上设置横向的位移计；步骤三：安装垂向压力系统和水平剪切系统，水平剪切系统外侧的基坑侧壁安装反力系统；步骤四：通过垂向压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样（13），剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩（14）；试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒顶板（7）上竖向的位移计、剪切盒侧板（11）上横向的位移计、抗滑桩（14）迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩（14）桩顶横向和竖向的位移计。

【技术特征摘要】
1.一种大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样（13），剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩（14）；试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒顶板（7）上竖向的位移计、剪切盒侧板（11）上横向的位移计、抗滑桩（14）迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩（14）桩顶横向和竖向的位移计。2.根据权利要求1所述的一种大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：垂向压力系统自上而下依次为堆载平台（1）、工字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博融，张娟，曹升亮，李震，董长松，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61