一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置，涉及岩体力学嵌岩桩技术。本实用新型专利技术的结构是：压力室和垫环上下连接组成一个容器，由中心轴向外壁，依次设置有模型桩、水泥浆、岩样和水泥浆；在模型桩表面的扣槽内呈分布式粘贴有应变片，在压力室壁开螺纹孔，由外侧旋入压力传感器；垫环、模型桩和荷载位移传感器依次连接组成加载系统；分布式应变片和压力传感器分别通过传输线和数据采集仪连接，数据采集仪通过数据转换线和计算机连接，组成采集系统。本实用新型专利技术可以实时测量嵌岩压力室的侧限压力，准确得到不同阶段桩身侧摩阻力的发挥和分布规律；可实现多次工业复制，适用于各类嵌岩摩擦桩的浇筑和试验。

【技术实现步骤摘要】
一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置
本技术涉及岩体力学嵌岩桩技术，尤其涉及一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置。
技术介绍
桩端嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩。该种桩型具有单桩承载力高、沉降小和抗震性能好等优点。根据桩身构造和承载力发挥特点又可以分为完全端承桩、完全摩擦桩或摩擦端承桩。在桩身设计中，桩身侧摩阻力取值一般采用规范中的经验法或采用现场试桩的方式取得。在研究摩擦桩桩身侧摩阻力发挥规律时，通常采用室内模型试验的方法。目前，关于嵌岩摩擦桩的模型试验装置比较简单。大多采用在取样的大块岩石上进行钻孔，修平孔底，清孔以后在孔内浇筑钢筋混凝土的模型桩，凝结达到设计强度后在压力机上进行试验。这种方法未考虑模型试验中侧限压力的影响，得到的试验结果受边界约束、岩块大小和岩样强度影响较大。不能准确反映试验过程中侧限压力对桩承载力的影响。
技术实现思路
本技术的目的就在于克服现有嵌岩摩擦桩模型试验在制样上的人为误差、未能考虑嵌岩桩试验中侧限压力的影响，提供一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置，可以避免上述误差，有效模拟嵌岩摩擦桩在岩层中侧摩阻力发挥和分布规律。本技术的目的是这样实现的：本装置包括配套设备：数据采集仪、荷载位移传感器和计算机；设置有模型桩、压力室、垫环、岩样、水泥浆、压力传感器、传输线、数据转换线和应变片；其位置和连接关系是：压力室和垫环上下连接组成一个容器，由中心轴向外壁，依次设置有模型桩、水泥浆、岩样和水泥浆；在模型桩表面的扣槽内呈分布式粘贴有应变片，在压力室壁开螺纹孔，由外侧旋入压力传感器；垫环、模型桩和荷载位移传感器依次连接组成加载系统；分布式应变片和压力传感器分别通过传输线和数据采集仪连接，数据采集仪通过数据转换线和计算机连接，组成采集系统。本技术具有下列优点和积极效果：①模型桩的桩身贴有分布式应变片，可准确测得桩身侧摩阻力发挥和分布规律；②压力室侧壁嵌入压力传感器，可以准确测得嵌岩摩擦桩试验中侧限压力变化；③压力室的底部放置垫环，垫环的内孔径大于岩样的孔径，垫环的厚度可以保证嵌岩摩擦桩达到破坏时的最大桩端位移；④试验装置和采集系统同步工作，可保证实验中每个阶段的数据同步对应；⑤钢制模型桩采用螺纹杆为主体，在螺纹杆和岩样钻孔的空隙间填充水泥浆，凝结硬化后，水泥浆和螺纹杆咬合紧密，可避免螺纹杆从水泥浆中脱出；⑥可以得到桩身侧摩阻力发挥和分布规律，同时实时测的侧限压力的大小，综合考虑侧限压力对桩身侧摩阻力的影响；总之，本技术可以实时测量嵌岩压力室的侧限压力，准确得到不同阶段桩身侧摩阻力的发挥和分布规律；可实现多次工业复制，适用于各类嵌岩摩擦桩的浇筑和试验。附图说明图1是本试验装置的结构示意图；图2是分布式应变片桩身分布示意图。图中：1—模型桩；2—压力室；3—垫环；4—岩样；5—水泥浆；6—压力传感器；7—传输线；8—数据转换线；9—应变片；A—数据采集仪；B—荷载位移传感器；C—计算机。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，本装置包括配套设备：数据采集仪A、荷载位移传感器B和计算机C；设置有模型桩1、压力室2、垫环3、岩样4、水泥浆5、压力传感器6、传输线7、数据转换线8和应变片9；其位置和连接关系是：压力室2和垫环3上下连接组成一个容器，由中心轴向外壁，依次设置有模型桩1、水泥浆5、岩样4和水泥浆5；在模型桩1表面的扣槽内呈分布式粘贴有应变片9，在压力室2壁开螺纹孔，由外侧旋入压力传感器6；垫环3、模型桩1和荷载位移传感器B依次连接组成加载系统；分布式应变片9和压力传感器B分别通过传输线7和数据采集仪A连接，数据采集仪A通过数据转换线8和计算机C连接，组成采集系统。2、功能部件01）模型桩1模型桩1是一种钢制螺纹杆，直径小于岩样4钻孔的内径6mm，长度大于岩样4的高度50mm；在模型桩1的表面扣槽内呈分布式粘贴有应变片9。其功能是：在岩样4的钻孔中与水泥浆5胶结成整体，模拟钢筋混凝土嵌岩摩擦桩。02）压力室2压力室2为一种钢制圆筒，外径110mm，内径90mm，壁厚10mm，高120mm，具体尺寸也可依据岩样4的大小调整。在压力室2的外壁开有3个螺纹孔，用于旋入压力传感器B。在压力室2内放置有岩样4、模型桩1，岩样4与压力室2内壁之间的空隙、岩样4钻孔内壁与模型桩1之间的空隙均采用高流动的水泥浆5灌注充填。03）垫环3垫环3为钢制圆环，外径不小于压力室2外径，内径大于岩样4钻孔的内径，垫环3的高度与模型嵌岩摩擦桩达到破坏时的最大位移相适应。04）岩样4岩样4的直径小于压力室2内径，高度与压力室高度相适应，岩样4的中心有居中钻孔，钻孔内利用水泥浆5凝结固定模型桩1。05）水泥浆水泥浆5为配置的高流动性水泥浆，水泥浆5用于填充岩样4与压力室2内壁之间的空隙、岩样4钻孔内壁与模型桩1之间的空隙。水泥浆凝结硬化后，水泥浆和模型桩咬合为整体，岩样4被固定在压力室2内。06）压力传感器6在压力传感器6的端部刻有螺纹，方便旋入压力室2的螺孔中；压力传感器6与数据采集仪A通过传输线7连接，可实时采集压力室2的侧限压力。07）传输线7传输线7用于将压力传感器6、应变片9与数据采集仪A连接。、08）数据转换线8数据转换线8用于连接数据采集仪A和计算机B。09）应变片9应变片9呈分布式贴在模型桩1表面的扣槽内，应变片9通过传输线7与数据采集仪A连接。A）数据采集仪A数据采集仪A是市售的高频静态数据采集仪，可实时采集应变片9的应变和压力传感器6的压力；数据采集仪A与计算机C通过数据转换线8连接，可以使数据图像在计算机B上实时显示。B）荷载位移传感器B荷载位移传感器B为加载系统中的数据采集传感器，可实时采集桩端荷载和位移。C）计算机B计算机B为普通的计算机，具有计算和储存功能。二、方法本方法包括下列步骤①制样在模型桩1的表面沿纵向对称扣槽，并在槽内粘贴分布式应变片9，应变片9与传输线7连接；压力传感器6由外侧旋入压力室2侧壁螺纹孔中；将岩样4放置在压力室2内，在岩样4的钻孔内居中放入模型桩1，调整岩样4和模型桩1，使模型桩1居中处于压力室2内；将搅拌好的高流动性水泥浆5注入试样4与压力室2内壁之间的空隙、模型桩1与岩样4钻孔之间的空隙；在水泥浆5凝结硬化达到设计强度后，模型桩1嵌固在岩样4内，岩样4嵌固在压力室2内；②组装将压力室2和垫环3由上而下叠放，荷载位移传感器B端的压头作用在模型桩1端部；压力传感器6和应变片9均通过传输线8与数据采集仪A连接，数据转换线8连接数据采集仪A和计算机C；③试验压头向模型桩1施加轴向荷载，荷载位移传感器B采集模型桩1桩端荷载与位移；桩身应变通过分布式应变片9测得，应变可由数据采集仪A和计算机C实时测量。压力室2的侧限压力由旋入侧壁的压力传感器6实时测得，并通过数据采集仪A和计算机C实时记录。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置，其特征在于：包括配套设备：数据采集仪（A）、荷载位移传感器（B）和计算机（C）；设置有模型桩（1）、压力室（2）、垫环（3）、岩样（4）、水泥浆（5）、压力传感器（6）、传输线（7）、数据转换线（8）和应变片（9）；其位置和连接关系是：压力室（2）和垫环（3）上下连接组成一个容器，由中心轴向外壁依次设置有模型桩（1）、水泥浆（5）、岩样（4）和水泥浆（5）；在模型桩（1）表面的扣槽内呈分布式粘贴有应变片（9），在压力室（2）外壁开螺纹孔，由外侧旋入压力传感器（6）；垫环（3）、模型桩（1）和荷载位移传感器（B）依次连接组成加载系统；分布式应变片（9）和压力传感器（B）分别通过传输线（7）和数据采集仪（A）连接，数据采集仪（A）通过数据转换线（8）和计算机（C）连接，组成采集系统。

【技术特征摘要】
1.一种实时测量侧限压力的嵌岩摩擦桩试验装置，其特征在于：包括配套设备：数据采集仪（A）、荷载位移传感器（B）和计算机（C）；设置有模型桩（1）、压力室（2）、垫环（3）、岩样（4）、水泥浆（5）、压力传感器（6）、传输线（7）、数据转换线（8）和应变片（9）；其位置和连接关系是：压力室（2）和垫环（3）上下连接组成一个容器，由中心轴向外壁依次设置有模型桩（1）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长歧，刘海峰，孟庆山，崔翔，李小刚，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