一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于测量、测试技术领域，尤其涉及一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置及其方法。该方法，包括以下步骤：1：准备好尺寸合适的模型桩，将其插入圆筒中；2：准备圆柱形的弹性膜，将其固定在圆筒的底部，向其中灌入按照一定配比的水泥土；3：盖上筒盖，使模型桩和弹性膜之间形成相对封闭的空间；4：向弹性膜和圆筒之间注入液体，以提供围压；5：静置7

【技术实现步骤摘要】
一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置及其方法


[0001]本专利技术属于测量、测试
，尤其涉及一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置及其方法。

技术介绍

[0002]近年来，开发出以高承载力、低噪音、低振动和低耗材效应为目标的新型桩基施工技术是桩基工程中迫切需要解决的问题。
[0003]带扩大桩靴且同步灌浆的新型低耗高效新型桩基础结构成为了新兴的研究热点，沉桩施工时，由于桩身与桩周土之间充填有流态的水泥浆，打桩施工所需克服的贯入阻力大大减小，施工完成后，桩侧水泥浆一方面可以扩大桩身有效直径，另一方面可以改善桩土接触面的特性，提高桩侧摩阻力。因此研究桩侧水泥土配比对桩承载力提升的影响具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置及其方法，该方法能够在检测水泥土膨胀率的同时，还能够对桩侧摩阻力进行测试，进而实现对水泥土配比的优化。
[0005]为实现上述目的，提供如下技术方案：一方面，提供一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试方法，其中，包括以下步骤：
[0006]Step1：准备好尺寸合适的模型桩，将其插入底部仅能通过模型桩带孔的圆筒中，所述的圆筒配有与其尺寸相匹配的筒盖，筒盖上也有一个仅能贯通模型桩的孔；
[0007]Step2：准备圆柱形的弹性膜，将其下端固定在圆筒的底部，向其中灌入按照一定配比的水泥土，待水泥土灌入至与圆筒高度相同则停止，记录灌入水泥土的体积；
[0008]Step3：取圆筒的筒盖，将弹性膜的上端固定在筒盖上，随后盖上筒盖，使模型桩和弹性膜之间形成相对封闭的空间；
[0009]Step4：向弹性膜和圆筒之间注入液体，以提供围压，通过控制不同围压来模拟模型桩在土层中受到土压力的情形，并读取达到特定围压下向圆筒内注入的液体体积；
[0010]Step5：将模型桩在水泥土和围压的作用下静置7
‑
28天，读取圆筒内的液体体积，根据液体体积变化的差值与初始灌入水泥土体积的比，以准确地测量出不同龄期水泥土的膨胀率；
[0011]Step6：采用分级加载方法对模型桩进行极限桩侧摩阻力试验，利用所测得的数据画出τ
‑
S曲线，可求出模型桩的极限桩侧摩阻力。
[0012]在上述技术方案中，进一步的，在Step2中，所述乳胶膜具有延展性，在水泥土固结过程中，其体积膨胀后使乳胶膜向外扩张，圆筒和乳胶膜之间的液体的体积发生相应的变化。
[0013]在上述任一技术方案中，进一步的，在Step4中，采用GDS体积控制器来控制所注入
的液体所产生的围压，GDS体积控制器与计算机连接，通过计算机控制围压的施加，通过不同的围压，来模拟不同土质和土层深度。
[0014]另一方面，提供一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试的装置，包括反力架，所述反力架上设置有工作台；
[0015]圆筒，设置于所述工作台上，所述圆筒的底部具有底盖，顶部具有顶盖，所述顶盖和底盖上开设有同轴心且内径一致的孔，顶盖合底盖上的孔用于供模型桩的两端穿过；所述圆筒的腔室内有环绕设置的弹性膜，所述弹性膜将圆筒的腔室分隔成内腔和外腔，所述内腔用于注入水泥土，外腔用于注入液体；
[0016]千斤顶，设置于所述反力架上，为模型桩提供压力；
[0017]以及GDS体积控制器，用于向外腔内注入液体，并控制外腔内的液体所产生的围压。
[0018]在上述任一技术方案中，进一步的，所述模型桩的桩顶下方设置有位移计，用于检测模型桩竖向的位移量。
[0019]在上述任一技术方案中，进一步的，所述弹性膜为乳胶膜或土工膜。
[0020]在上述任一技术方案中，进一步的，所述圆筒有若干组，并分别并排设置于所述工作台上，所述千斤顶沿所述圆筒并排设置的方向滑动的设置于所述反力架上；
[0021]所述联合测试装置还包括：
[0022]主管，所述主管与所述GDS体积控制器相连；
[0023]支管，具有若干个，其数量与圆筒的数量一致，且各所述支管一端与主管相连通，另一端分别连接在各圆筒上，并与圆筒的外腔相连通；
[0024]以及质量流量计，具有若干个，其数量与支管的数量一致，并分别用于检测经过各支管的流体的体积。
[0025]在上述任一技术方案中，进一步的，所述质量流量计用于检测液体从支管进入到外腔内的体积以及外腔内的液体从支管反流到主管的体积。
[0026]在上述任一技术方案中，进一步的，所述圆筒还包括：
[0027]支撑架，具有两组并上下设置于所述圆筒外侧的中间位置；
[0028]调节活塞杆，具有四根，其中每个支撑架上均对称设置有两根调节活塞杆，且四根调节活塞杆周向均匀的分布在圆筒的外侧，所述圆筒的外壁上开设有正对于各调节活塞杆的调节孔，各所述调节活塞杆靠近圆筒的一端分别密封滑动的设置于各调节孔上，所述调节活塞杆的一端伸入至外腔内，另一端位于支撑架上；所述调节活塞杆为中空管状结构；
[0029]吸盘，设置于各所述调节活塞杆上；
[0030]以及真空发生装置，通过气管与调节活塞杆相连，用于为吸盘提供负压吸力；
[0031]其中，通过调节各调节活塞杆的插入深度，以用于使各调节活塞杆上的吸盘分别抵触或抵紧在弹性膜的外壁上，对弹性膜进行限位并被固定，使其处于圆筒腔室的正中心。
[0032]在上述任一技术方案中，进一步的，所述圆筒还包括设置于底盖和顶盖上的防水隔层，所述弹性膜的上下两端分别位于所述底盖的防水隔层以及顶盖的防水隔层上。
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034]1.本专利技术提供的一种控制围压条件下水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试方法，可以精确测定模型桩的桩侧摩阻力，并且较为准确地测定水泥土的膨胀率，进而能够快速
的研究不同配比水泥土对桩承载力的影响，极大程度上减少了试验周期。
[0035]2.本专利技术所提供的模型试验，在圆筒中对模型桩施加围压，还原了管桩在实际土层中的受力状况，使得试验结果的准确性得到保证。
[0036]3.本专利技术提供室内模型试验的方法，相较于现场试验操作更为方便，成本更低。
附图说明
[0037]图1是本专利技术的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术的平面示意图；
[0039]图3是本专利技术圆筒部分结构的内部示意图；
[0040]图4是本专利技术圆筒的内部示意图；
[0041]其中，10、模型桩；100、反力架；110、工作台；200、圆筒；210、底盖；220、顶盖；221、灌注口；222、检测口；230、弹性膜；240、支撑架；241、第一连杆；242、第二连杆；243、第三连杆；244、第四连杆；245、支撑杆；246、铰接座；250、调节活塞杆；260、吸盘；270、真空发生装置；280、防水隔层；300、千斤顶；310、位移计；400、GDS体积控制器；500、主管；60本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：准备好尺寸合适的模型桩，将其插入底部仅能通过模型桩带孔的圆筒中，所述的圆筒配有与其尺寸相匹配的筒盖，筒盖上也有一个仅能贯通模型桩的孔；Step2：准备圆柱形的弹性膜，将其下端固定在圆筒的底部，向其中灌入按照一定配比的水泥土，待水泥土灌入至与圆筒高度相同则停止，记录灌入水泥土的体积；Step3：取圆筒的筒盖，将弹性膜的上端固定在筒盖上，随后盖上筒盖，使模型桩和弹性膜之间形成相对封闭的空间；Step4：向弹性膜和圆筒之间注入液体，以提供围压，通过控制不同围压来模拟模型桩在土层中受到土压力的情形，并读取达到特定围压下向圆筒内注入的液体体积；Step5：将模型桩在水泥土和围压的作用下静置7
‑
28天，读取圆筒内的液体体积，根据液体体积变化的差值与初始灌入水泥土体积的比，以准确地测量出不同龄期水泥土的膨胀率；Step6：采用分级加载方法对模型桩进行极限桩侧摩阻力试验，利用所测得的数据画出τ
‑
S曲线，可求出模型桩的极限桩侧摩阻力。2.根据权利要求1所述的一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试方法，其特征在于，在Step2中，所述弹性膜具有延展性，在水泥土固结过程中，其体积膨胀后使弹性膜向外扩张，圆筒和弹性膜之间的液体的体积发生相应的变化。3.根据权利要求1所述的一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试方法，其特征在于，在Step4中，采用GDS体积控制器来控制所注入的液体所产生的围压，GDS体积控制器与计算机连接，通过计算机控制围压的施加，通过不同的围压，来模拟不同土质和土层深度所对应的周围土压力。4.一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试装置，其特征在于，包括：反力架(100)，所述反力架(100)上设置有工作台(110)；圆筒(200)，设置于所述工作台(110)上，所述圆筒(200)的底部具有底盖(210)，顶部具有顶盖(220)，所述顶盖(220)和底盖(210)上开设有同轴心且内径一致的孔，顶盖(220)和底盖(210)上的孔用于供模型桩(10)的两端穿过；所述圆筒(200)的腔室内有环绕设置的弹性膜(230)，所述弹性膜(230)将圆筒(200)的腔室分隔成内腔和外腔，所述内腔用于注入水泥土，外腔用于注入液体；千斤顶(300)，设置于所述反力架(100)上，为模型桩(10)提供压力；以及GDS体积控制器(400)，用于向外腔内注入液体，并控制外腔内的液体所产生的围压。5.根据权利要求4所述的一种水泥土膨胀率及桩侧摩阻力联合测试装置，其特征在于，所述模型桩(10)的桩顶下方设置有位移计(310)，用于检测模型桩(10)竖向的位移量。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴君涛，叶启扬，耿少寒，王奎华，闻敏杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：