一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置，涉及岩体力学嵌岩桩技术。本装置是：下盖板、压力室和上盖板自下而上依次连接组成外部结构；底座、垫环、岩样和导向管自下而上依次连接组成内部结构，用乳胶膜将内部构件嵌套为一整体；在岩样中心，沿纵向设置有贯穿的岩样圆孔，在岩样圆孔内设置有等长的螺纹杆，螺纹杆与岩样圆孔的内壁之间留有空隙，在空隙中浇筑有高流动性的水泥浆；导向杆穿过导向管和螺纹杆上下连接。本装置可以模拟嵌岩桩与岩石界面的破坏特性，运用压力室中水压作用模拟桩在实际岩层里的围压条件，得到轴力随模型桩位移变化的规律，计算出岩石的侧摩阻力，而且标准统一，可实现多次工业复制，适用于各类岩石的侧摩阻力测试。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及岩体力学嵌岩桩技术，尤其涉及一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置。
技术介绍
嵌岩桩由于其高的承载力，广泛使用于工厂、桥梁、码头和高层建筑等的桩基工程中。目前，国内外一致认为嵌岩部分的岩石侧摩阻力对桩的承载能力贡献很大。在不同地层深度的岩石侧摩阻力具有差异，这是由于岩石在不同深度的地应力不同，因此需要准确地求得指定地层环境下的岩石侧摩阻力，反应在模型试验中，即为要对岩样施加符合实际地应力的围压。以往的方法是通过现场试桩、室内混凝土和岩石界面剪切试验得到岩石的侧摩阻力。两种试验方法各有优弊，现场试桩可以较为真实地反应现场桩的承载力，但试桩成本高，试验过程中可变因素多，适合于工程中少量的抽桩检验。室内混凝土和岩石界面剪切试验，可以根据试验结果计算求出岩石-混凝土界面的抗剪强度，来模拟嵌岩桩在界面的破坏模式。但试验中因为夹具的原因会导致破坏面不规则，使得破坏截面面积难以计算。同时破坏面会存在于岩石-混凝土界面、混凝土、岩石三者中抗剪强度弱的介质中，使试验结果难以达到预期设想。
技术实现思路
本技术的目的就是克服现场试桩成本高和可变因素大的缺点，避免因为夹具和人为原因导致的非正常破坏面，提供一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置，可以避免上述误差，准确求得岩石在指定围压下的侧摩阻力。本技术的目的是这样实现的：一、围压可控的岩石侧摩阻力测试装置（简称装置）本装置包括导向杆、导向管、上盖板、排气帽、螺帽、螺杆、下盖板、排水阀，注水阀、压力室、底座、垫环螺纹杆、水泥浆、岩样、乳胶膜和橡皮筋；在上盖板上设置有导向孔、导向孔密封圈、排气孔、穿孔和上盖板密封圈；在下盖板上设置有螺纹孔、排水孔、注水孔、下盖板密封圈和底座密封圈；其位置和连接关系是：通过螺帽和螺杆，下盖板、压力室和上盖板自下而上依次连接组成外部结构；下盖板、底座、垫环、岩样和导向管自下而上依次连接组成内部结构，用乳胶膜嵌套为一整体；在导向管和导向孔接触处设置有导向孔密封圈，在压力室与上盖板接触处设置有上盖板密封圈，在压力室与下盖板接触处设置有下盖板密封圈，在底座和下盖板接触处设置有底座密封圈，实现密封处理；在岩样中心，沿纵向设置有贯穿的岩样圆孔，在岩样圆孔内设置有等长的螺纹杆，螺纹杆与岩样圆孔的内壁之间留有空隙，在空隙中浇筑有高流动性的水泥浆；导向杆穿过导向管和螺纹杆上下连接。二、围压可控的岩石侧摩阻力测试方法（简称方法）本方法包括下列步骤：①制样在岩样中心，沿纵向钻取贯穿的岩样圆孔，在岩样圆孔内居中放置等长的螺纹杆，螺纹杆与岩样圆孔的内壁之间留有一定的空隙，利用高流动性的水泥浆浇筑空隙，在水泥浆凝结硬化到指定强度后进行装样；②放样在水平的桌面上，由下及上依次把下盖板、底座、垫环组装固定；底座旋入下盖板中，并放置底座密封圈，垫环叠放在底座上；岩样叠放在垫环上，在岩样上部对中放置导向管使导向管的内孔对准螺纹杆；利用乳胶膜将导向管、岩样、垫环和底座嵌套在一起，在下部用橡皮筋将乳胶膜与底座箍紧，上部用橡皮筋将乳胶膜与导向管底部圆环箍紧；③组装放样完成后，在下盖板凹槽内放置下盖板密封圈，其上放置压力室；导向管穿过导向孔，使上盖板压在压力室上，并在压力室与上盖板接触处放置上盖板密封圈；调整上盖板，使得上盖板中的穿孔与下盖板中的螺纹孔在竖直方向上对应；螺杆穿过穿孔旋进下盖板中的螺纹孔,调整均匀分布的四根螺杆的旋入速率，使固定后的上盖板保持水平，将导向杆插入导向管内；④试验将装置放在土工三轴试验加载系统内，打开排气帽、注水阀和排水阀，将注水孔与压力体积传感器连接，排水孔与回收桶连接；通过压力体积传感器设定目标围压，水从注水孔进入压力室，在水充满压力室后，在排气孔中旋紧排气帽，压力体积传感器自动调节注水量，使岩样处于目标围压中；通过土工三轴试验加载系统对装置施加荷载，使轴力通过导向杆作用在螺纹杆上，利用加载系统的荷载位移传感器采集数据。⑤回收试验结束后，设置压力体积传感器目标值为零，打开排气帽，然后打开排水阀，关闭压力体积传感器和注水阀，使压力室内的水在自重作用下从排水孔中流出；排完水后，反向旋转螺杆，打开上盖板，取出岩样，擦干装置零件并收集归位。本技术具有下列优点和积极效果：①利用水压模拟在实际地层中受到的围压，围压均匀且容易调控；②在岩样开孔中浇筑螺纹杆为实心，水泥浆为保护层的螺纹杆-水泥模型桩，模型桩刚度大，变形小；③螺纹杆-水泥模型桩中水泥和螺纹咬合紧密，避免了杆在水泥中脱落；④导向管与导向孔接触处设置两道导向孔密封圈，导向管底部圆环与乳胶膜贴合紧密，使得导向管内部与水隔绝，置于其中的导向杆可避免与水接触；⑤可以得到轴力随模型桩位移变化的规律，计算出侧摩阻力；⑥可拆卸，方便脱模后二次使用。总之，本装置可以模拟嵌岩桩与岩石界面的破坏特性，运用压力室中水压作用模拟桩在实际岩层里的围压条件，得到轴力随模型桩位移变化的规律，计算出岩石的侧摩阻力，而且标准统一，可实现多次工业复制，适用于各类岩石的侧摩阻力测试。附图说明图1是本装置的示意图；图2是本装置上盖板俯视图及剖切线示意图；图3是本装置的M-M纵剖面示意图；图4是本装置在土工三轴加载系统内进行试验示意图；图5是本装置部分零件示意图。图中：1—导向杆；2—导向管；3—上盖板，3-1—导向孔，3-2—导向孔密封圈，3-3—排气孔，3-4—穿孔，3-5—上盖板密封圈；4—排气帽；5—螺帽；6—螺杆；7—下盖板，7-1—螺纹孔，7-2—排水孔，7-3—注水孔，7-4—下盖板密封圈，7-5—底座密封圈；8—排水阀；9—注水阀；10—压力室；11—底座；12—垫环；13—螺纹杆；14—水泥浆；15—岩样，15-1—岩样圆孔；16—乳胶膜；17—橡皮筋；A—压力体积传感器，B—荷载位移传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明：一、装置1、总体如图1、2、3，本装置包括导向杆1、导向管2、上盖板）、排气帽4、螺帽5、螺杆6、下盖板7、排水阀8，注水阀9、压力室10、底座11、垫环12螺纹杆13、水泥浆14、岩样15、乳胶膜16和橡皮筋17；在上盖板3上设置有导向孔3-1、导向孔密封圈3-2、排气孔3-3、穿孔3-4和上盖板...

【技术保护点】
一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置，其特征在于：包括导向杆（1）、导向管（2）、上盖板（3）、排气帽（4）、螺帽（5）、螺杆（6）、下盖板（7）、排水阀（8），注水阀（9）、压力室（10）、底座（11）、垫环（12）螺纹杆（13）、水泥浆（14）、岩样（15）、乳胶膜（16）和橡皮筋（17）；在上盖板（3）上设置有导向孔（3‑1）、导向孔密封圈（3‑2）、排气孔（3‑3）、穿孔（3‑4）和上盖板密封圈（3‑5）；在下盖板（7）上设置有螺纹孔（7‑1）、排水孔（7‑2）、注水孔（7‑3）、下盖板密封圈（7‑4）和底座密封圈（7‑5）；其位置和连接关系是：通过螺帽（5）和螺杆（6），下盖板（7）、压力室（10）和上盖板（3）自下而上依次连接组成外部结构；底座（11）、垫环（12）、岩样（15）和导向管（2）自下而上依次连接组成内部结构，用乳胶膜（16）将内部构件嵌套为一整体；在导向管（2）和导向孔（3‑1）接触处设置有导向孔密封圈（3‑2），在压力室（10）与上盖板（3）接触处设置有上盖板密封圈（3‑5），在压力室（10）与下盖板（7）接触处设置有下盖板密封圈（7‑4），在底座（11）和下盖板（7）接触处设置有底座密封圈（7‑5），实现密封处理；在岩样（15）中心，沿纵向设置有贯穿的岩样圆孔（15‑1），在岩样圆孔（15‑1）内设置有等长的螺纹杆（13），螺纹杆（13）与岩样圆孔（15‑1）的内壁之间留有空隙，在空隙中浇筑有高流动性的水泥浆（14）；导向杆（1）穿过导向管（2）和螺纹杆（13）上下连接。...

【技术特征摘要】
1.一种围压可控的岩石侧摩阻力测试装置，其特征在于：
包括导向杆（1）、导向管（2）、上盖板（3）、排气帽（4）、螺帽（5）、螺杆（6）、下盖板（7）、排
水阀（8），注水阀（9）、压力室（10）、底座（11）、垫环（12）螺纹杆（13）、水泥浆（14）、岩样（15）、
乳胶膜（16）和橡皮筋（17）；
在上盖板（3）上设置有导向孔（3-1）、导向孔密封圈（3-2）、排气孔（3-3）、穿孔（3-4）和
上盖板密封圈（3-5）；
在下盖板（7）上设置有螺纹孔（7-1）、排水孔（7-2）、注水孔（7-3）、下盖板密封圈（7-4）
和底座密封圈（7-5）；
其位置和连接关系是：
通过螺帽（5）和螺杆（6），下盖板（7）、压力室（10）和上盖板（3）自下而上依次连接组成
外部结构；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长歧，刘海峰，王星，吴文娟，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42