一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，包括一种管涌产生装置、透明模型箱、群桩模型、侧向加载装置、信息收集装置。透明模型箱内填入事先制备好的土样；群桩模型连接侧向加载装置，放置入模型箱内预设位置；管涌产生装置中的水泵入模型箱中，利用模型箱中进水孔和出水孔的水头差，水土混合物经过箱体右侧的透明过滤面板，再通过管涌产生装置输送回水箱中，能在模型箱内土体中发生管涌破坏；同时加载装置对群桩模型施加周期性的侧向荷载；信息收集装置对桩体的变形图片和应变数据进行收集，在试验后通过软件辅助得到荷载

【技术实现步骤摘要】
一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置


[0001]本专利技术涉及一种试验装置，尤其是指一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，属于岩土工程试验


技术介绍

[0002]在当下实际工程中，桩基多以群桩的形式出现，例如港口、水利工程中的建筑物基础，处于不良地质条件下的高层建筑物基础，常采用群桩基础的形式来支承上部结构。而以往在实验室中对于桩的研究多集中在单桩，对群桩的研究较少，近乎于忽略“群桩效应”在实际生活中的影响，这与实际工程不符；此外，针对桩
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土相互作用的研究也多局限于单相土情况，涉及饱和土的很少；相较于单相土，由于水的加入，饱和土对于从桩体传递而来的荷载能量的传播和耗散存在着不同；因此，饱和土
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群桩相互作用构成了富有研究意义的方向。
[0003]现在实验室对于桩基承载力或承载特性的研究，大多集中于桩基受竖向荷载方面，但侧向荷载在岩土工程中，特别是地基基础方面的影响越来越大，例如高层建筑物受风荷载、地震荷载、车辆来往荷载对于桩基的影响，或港口、海上大型桩基平台受风荷载、波浪荷载等较大侧向荷载影响；并且侧向荷载的存在可能并不是自始至终的，而是循环间歇性存在的，且在同时间内的频率和次数也会有所差异；在已有的研究实验中，对于侧向荷载的加载，常采用滑轮加砝码的加载体系，尽管方便，但存在着加载连续性不够，加载的频率、幅值、次数不够理想等诸多限制。
[0004]“管涌”是指土颗粒在渗透水压的作用之下细颗粒在骨架孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道。由于土体的复杂性及多样性，使得渗透变形产生、发展过程也极为复杂并具有随机性。现实中，近湖、近江、近海建筑物在雨季或者高渗透强度长期作用下，基础处均可能出现管涌现象。在通常情况下，管涌的初始阶段并无较明显的征兆，故较难被预防，但其一旦发作，发展往往非常迅速，若出现管涌现象，会造成基础沉降、地面塌陷等现象。且工程实践统计表明，长期以来因为管涌引起的破坏给社会造成了人力、物力、财力等方面的重大损失，因此加强管涌对于建筑物基础影响的研究，对于预防预警土体渗透破坏以及及时采取相应措施有十分重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种不但能够制造管涌破坏条件，且能在此条件下研究侧向受荷群桩变形特性的试验装置。
[0006]本专利技术的目的可采用以下技术方案来达到：
[0007]一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，包括一种管涌产生装置、透明模型箱、群桩模型、侧向加载装置、信息收集装置；所述群桩模型与所述侧向加载装置连接后，放置入已装填好土样的所述透明模型箱内，所述管涌产生装置在模型箱内制造出土
体管涌破坏条件，同时侧向加载装置对群桩模型施加荷载，所述信息收集装置在试验进行过程中随时记录试验数据。
[0008]进一步地，所述管涌产生装置包括水箱、进水管、进水泵机、出水管、出水泵机；所述水箱内部，分为上下两部分，上半部分为过滤区，下半部分为储水区，所述水箱上部过滤区，内部由多个可拆卸的不同孔隙直径的套筛组成，过滤区上部与出水管道相连接，所述储水区底部与所述进水管道相连接，所述水管上均设有流量计以及水阀。
[0009]进一步地，所述透明模型箱包括透明箱体、两道隔水板、透明过滤面板、两台红外线传感器；所述透明箱体由有机玻璃制成，内壁为正方形，边长长为400mm，高500mm，壁厚10～15mm；箱体出水口一侧的面板，上部分为实心，下部分为镂空，在所述镂空的区域，内置了一块两端带有推拉杆的透明过滤面板。
[0010]进一步地所述群桩模型包括一块透明承台、四根管桩；所述承台由透明有机玻璃制成，长200mm，高40mm；所述管桩由钢制成，外径15mm，壁厚5mm，桩长390mm。
[0011]进一步地，所述侧向加载装置包括一架步进电机，施力于群桩承台上。
[0012]进一步地，所述信息收集装置包括应变采集系统、桩体位移采集系统；所述应变采集系统为在每根管桩内都贴有应变片，每片应变片都与应变采集仪相连，所述桩体位移采集系统为在模型箱前方和上方设置有两台高速相机，在试验进行时，实时记录群桩横向和纵向的位移图片。
[0013]进一步地，所述透明过滤面板上含有不同直径大小的孔隙，面板通过推拉杆外接了一台电机，在试验时由电机控制面板自后向前缓慢移动。
[0014]进一步地，所述模型箱上两台红外线传感器与出水泵机和出水阀相连接；当水位达到土体之上，触发左红外线传感器，从而打开出水阀和出水泵机，控制其流速与进水管的流速一致，保持模型箱内水位不变；当群桩模型沉降到一定高度，触发右红外线传感器，从而关闭出水阀和出水泵机，试验停止。
[0015]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0016]1、本专利技术中所述水箱上部过滤区由可拆卸的套筛组成，当出水泵机在运行时，从出水管中放出的水土混合物，会经过套筛的过滤，再重新回到水箱下部的储水区，供进水泵机再次利用，达到一种可循环使用的效果；而遗留在套筛上的土样，实验过后，可通过分析其颗粒级配，判断模型箱内土样管涌破坏的发展程度。
[0017]2、本专利技术中所述在模型箱与出水管相连处设置有一块过滤面板，其上有直径大小不一的孔隙，通过电机控制其自后向前移动稳固作业，结构简单，设计巧妙；与现有的管涌试验装置相比，更能从管涌产生的本质出发，达到先流失土中细颗粒，再流失土中粗颗粒，直至形成一条贯通的渗流管道的效果。
[0018]3、本专利技术中所述步进电机，通过位移式加载的方式对群桩模型施加侧向循环荷载，加载的连贯程度高、荷载幅值范围大，加载的频率和次数均可按照理想要求来设置，有利于展现群桩基础在侧向循环荷载作用下的受力机理和塑性变形发展规律。
[0019]4、本专利技术中所述群桩模型承台为透明材料所制，试验中可通过模型箱上方的照相机来拍摄各根桩的位移图片，试验后通过粒子图像处理软件得到基于桩顶平面的PIV图像。所述模型箱上部的红外线传感器，通过在桩上设定一点，当此点达到预设的最大沉降值时，触发传感器，使试验终止，既可防止由于土体骤然塌陷使得试验装置破坏，又可及时保存合
理的试验数据。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置结构示意图。
[0022]图2是本专利技术东南等轴面结构示意图。
[0023]图3是本专利技术透明模型箱的结构示意图。
[0024]图4是本专利技术过滤面板的平面透视图。
[0025]图5是本专利技术的水箱结构示意图。
[0026]图6是本专利技术的群桩模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，其特征在于，包括一种管涌产生装置、透明模型箱、群桩模型、侧向加载装置、信息收集装置；所述群桩模型与所述侧向加载装置连接后，放置入已装填好土样的所述透明模型箱内，所述管涌产生装置在模型箱内制造出土体管涌破坏条件，同时侧向加载装置对群桩模型施加荷载，所述信息收集装置在试验进行过程中随时记录试验数据。2.根据权利要求1所述的一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，其特征在于，所述管涌产生装置包括水箱、进水管、进水泵机、出水管、出水泵机；所述水箱内部，分为上下两部分，上半部分为过滤区，下半部分为储水区，所述水箱上部过滤区，内部由多个可拆卸的不同孔隙直径的套筛组成，过滤区上部与出水管道相连接，所述储水区底部与所述进水管道相连接，所述水管上均设有流量计以及水阀。3.根据权利要求1所述的一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，其特征在于，所述透明模型箱包括透明箱体、两道隔水板、透明过滤面板、两台红外线传感器；所述透明箱体由有机玻璃制成，内壁为正方形，边长长为400mm，高500mm，壁厚10～15mm；箱体出水口一侧的面板，其上部分为实心，下部分为镂空，在所述镂空的区域，内置了一块两端带有推拉杆的透明过滤面板。4.根据权利要求1所述的一种管涌条件下侧向受荷群桩变形特性的试验装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁炳祥，李志杰，林泽宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：