一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法，模型装置包括支架、试验箱体、加载系统、承压水系统、支护系统、量测系统，加载系统用于模拟河道两侧房屋荷载，其安装在支架且能对箱体内土样顶端施加荷载；承压水系统用于模拟河道周边的承压水，其与进水孔相接通来对土样输入水流；支护系统用于模拟自膨胀桩，其设置在土样内；量测系统用于拍摄并分析试验过程中基底土样变形，其放置在试验箱体的透明侧面前方。由于该模型装置安装在室内，通过加载系统、承压水系统、支护系统和量测系统可以真实还原实际河道清淤中自膨胀桩支护结构所起的作用，能够提前对自膨胀桩在实际河道清淤中所起的作用进行预测、评估。

【技术实现步骤摘要】
一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法
本专利技术涉及一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法，用来模拟真实开挖过程中，桩的受力变形以及周边土体变形等情况。
技术介绍
由于河水流速缓慢，河床上淤积大量淤泥和泥沙，河道淤积影响防洪、排涝、灌溉、通航等多项功能的正常发挥，为恢复河道正常功能，促进经济社会快速持续发展，需要进行河道清淤疏浚。钻孔灌注桩是淤泥层中常用的支护技术，施工时需要大型机械和较大场地，淤泥场地承载力低，无法承受大型机械的荷载。而且大型机械需要较大范围的施工场地，但河道周边房屋密集，施工空间狭小，无法满足大型机械所需较大范围的施工场地。另外其造孔需要泥浆固壁，弃渣困难，施工工序复杂。常规的钻孔灌注桩形式不合适，因此采用自膨胀桩进行支护，采用小型或中型工程机械进行施工，避免大型履带吊车等大型机械对地基土体承载力的过高要求，便于施工操作；但是该种膨胀桩在实际开挖过程中其受力变形以及周围土体变形等情况尚不明确，也没有模型装置进行模拟给出试验数据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法，克服了
技术介绍
存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：一种自膨胀桩支护结构的模型装置，它包括：支架；位于支架内的试验箱体，其至少具有一透明的侧面，试验箱体内放置有土样，且试验箱体设有进水孔；用于模拟河道两侧房屋荷载的加载系统，其安装在支架且能对箱体内土样顶端施加荷载；用于模拟河道周边承压水的承压水系统，其与进水孔相接通以对土样输入水流；用于模拟自膨胀桩的支护系统，其设置在土样内；用于拍摄并分析试验过程中基底土样变形的量测系统，其放置在试验箱体的透明侧面前方。一较佳实施例之中：所述支护系统包括支护壁，所述支护壁包括若干个并排间隔布置的灌浆管、连接件，灌浆管侧壁开设有灌浆孔，每一灌浆管外周密封固定有用于装膏状水泥浆的柱状土工袋，灌浆管插入至土样内，连接件将若干个灌浆管连接在一起。一较佳实施例之中：所述支护系统包括两道左右间隔布置的支护壁。一较佳实施例之中：所述加载系统包括千斤顶、加压板和压力传感器，加压板放置在土样顶端，千斤顶安装在支架上并能对加压板施压，压力传感器安装在千斤顶上并能测量千斤顶施加的压力。一较佳实施例之中：所述承压水系统包括高压平流泵和水箱，高压平流泵与水箱之间通过第一导管相连，水箱与进水孔之间通过第二导管相连。一较佳实施例之中：所述量测系统采用粒子图像测速系统。一较佳实施例之中：所述土样包括位于底层的砂砾和堆置在砂砾上的淤泥。一较佳实施例之中：所述砂砾的厚度为0.1-0.3米，所述淤泥的厚度为1.1-1.5米。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：应用上述任意一项所述的自膨胀桩支护结构的模型装置的使用方法，包括：步骤10，将制备好的土样填装至试验箱体内；步骤20，安装好加载系统、承压水系统和量测系统；步骤30，试验开始，启动加载系统对土样施加合适的压力以模拟房屋荷载，启动承压水系统对土样输入合适压力的水流以模拟承压水；步骤40，在土样内安装支护系统；步骤50，启动量测系统，以拍摄并分析试验过程中基底土样变形。一较佳实施例之中：在步骤40中，所述支护系统包括支护壁，所述支护壁包括若干个并排间隔布置的灌浆管、连接件，灌浆管侧壁开设有灌浆孔，每一灌浆管外周密封固定有用于装膏状水泥浆的柱状土工袋，灌浆管插入至土样内，连接件将若干个灌浆管连接在一起；整理土样，确定灌浆管的位置，先将钢筋插入土样内以形成插孔；然后将固定有柱状土工袋的灌浆管竖向穿过插孔以固定在土样内；先对奇数排列位置的灌浆管进行注浆，待奇数排列位置的柱状土工袋充分膨胀并达到一定强度后，再对偶数排列位置的灌浆管进行注浆；最后将所有的灌浆管通过角钢连接件连接在一起，以形成完整的支护壁。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：1.由于该模型装置安装在室内，通过加载系统、承压水系统、支护系统和量测系统可以真实还原实际的河道清淤中自膨胀桩支护结构所起的作用，能够提前对自膨胀桩在实际河道清淤中所起的作用进行预测、评估。2.灌浆管插入至土样内，通过对灌浆管进行灌浆，水泥浆从灌浆孔进入柱状土工袋内，连接件再将若干个灌浆管连接在一起，以形成支护壁，该支护壁有利于进一步揭示支护系统对周围软土层起到的挤密压实和排水硬化效果，操作方法简便快捷，模拟实际支护效果明显。3.加载系统通过使用千斤顶施加竖向荷载于加压板，加压板再传递至土样上，来模拟河道两侧楼层变化产生的房屋荷载，进而能全面准确地反映周边房屋荷载对清淤开挖的影响，以便在之后真实的清淤开挖过程中改进支护技术，降低清淤开挖给周边房屋带来的不良影响。4.通过高压平流泵实现精确流量输送，可通过控制端来提供不同压力大小的承压水，从而实现试验箱体内承压水连续动态变化的模拟，能更好的反映在不同承压水条件下对清淤开挖的影响。该模型装置可开展多组不同的承压水模拟试验，减少对模拟装置的改装，工作原理简单，操作方便，节约了试验成本和模型制作的时间，具有很大的实用性。5.量测系统采用粒子图像测速系统，能测得土样每一时刻的运动状态，实现同一瞬时记录大量砂砾和淤泥的速度分布信息，同时可提供丰富的流场空间结构和流动特性，进而得到开挖清淤过程中土样的移动状态。通过观测由于河道开挖造成的基底回弹，以及上部荷载造成的基底变形，有利于进一步揭示清淤开挖引起的基坑土体变形规律。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1绘示了该模型装置的整体示意图。图2绘示了支护系统的剖视示意图。具体实施方式请查阅图1至图2，一种自膨胀桩支护结构的模型装置的一较佳实施例，所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置，它包括支架、试验箱体20、加载系统、承压水系统、支护系统、量测系统。如图1所示，支架包括底板11、顶板12和竖杆13，竖杆13连接底板11和顶板12以形成支架。竖杆13长度为2000毫米。试验箱体20放置于支架内，其至少具有一透明的侧面，试验箱体20内放置有土样，且试验箱体20右侧面设有多个上下间隔布置的进水孔21。本实施例中，该试验箱体20采用长宽高分别为2000*1000*1500毫米、壁厚为20毫米的长方体。该试验箱体20正面采用透明的钢化玻璃，其左侧面、右侧面、后侧面和底面均采用不锈钢板制成，其顶面为开口。本实施例中，在靠近进水孔21处设置有纵向延伸的滤网22，该滤网与试验箱体20之右侧面相平行，且该滤网22厚度为20毫米，滤网22网孔孔径为0.5毫米，网孔之间的间隙为5毫米。本实施例中，所述土样包括位于底层的砂砾层31和堆置在砂砾31上的淤泥层32。本实施例中，所述砂砾层31的厚度为0.1-0.3米，所述淤泥层32的厚度为1.1-1.5米。最好，砂砾层31厚度为0.2米，淤泥层32厚度为1.3米。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：它包括：/n支架；/n位于支架内的试验箱体，其至少具有一透明的侧面，试验箱体内放置有土样，且试验箱体设有进水孔；/n用于模拟河道两侧房屋荷载的加载系统，其安装在支架且能对箱体内土样顶端施加荷载；/n用于模拟河道周边承压水的承压水系统，其与进水孔相接通以对土样输入水流；/n用于模拟自膨胀桩的支护系统，其设置在土样内；/n用于拍摄并分析试验过程中基底土样变形的量测系统，其放置在试验箱体的透明侧面前方。/n

【技术特征摘要】
1.一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：它包括：
支架；
位于支架内的试验箱体，其至少具有一透明的侧面，试验箱体内放置有土样，且试验箱体设有进水孔；
用于模拟河道两侧房屋荷载的加载系统，其安装在支架且能对箱体内土样顶端施加荷载；
用于模拟河道周边承压水的承压水系统，其与进水孔相接通以对土样输入水流；
用于模拟自膨胀桩的支护系统，其设置在土样内；
用于拍摄并分析试验过程中基底土样变形的量测系统，其放置在试验箱体的透明侧面前方。


2.根据权利要求1所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：所述支护系统包括支护壁，所述支护壁包括若干个并排间隔布置的灌浆管、连接件，灌浆管侧壁开设有灌浆孔，每一灌浆管外周密封固定有用于装膏状水泥浆的柱状土工袋，灌浆管插入至土样内，连接件将若干个灌浆管连接在一起。


3.根据权利要求2所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：所述支护系统包括两道左右间隔布置的支护壁。


4.根据权利要求1所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：所述加载系统包括千斤顶、加压板和压力传感器，加压板放置在土样顶端，千斤顶安装在支架上并能对加压板施压，压力传感器安装在千斤顶上并能测量千斤顶施加的压力。


5.根据权利要求1所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置，其特征在于：所述承压水系统包括高压平流泵和水箱，高压平流泵与水箱之间通过第一导管相连，水箱与进水孔之间通过第二导管相连。


6.根据权利要求1所述的一种自膨胀桩支护结构的模型装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星欣，张欣然，杨恒超，郭力群，蔡奇鹏，
申请(专利权)人：华侨大学，江苏省地质工程有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35