【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地基基础，具体为一种季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法。
技术介绍
1、季节性冻土地区的冬季漫长寒冷，地表土层的冻土层比较深，冻土地区的基础工程除了应满足地基承载力和变形这两项基本要求以外，还应该考虑冻胀力对基础的冻拔作用。桩基础是季节性冻土地区常用的基础形式，桩周土在冻结过程中由于与桩体表面冻结在一起而发生冻胀作用，在桩体表面产生切向冻胀力，这种冻胀力一般较大，且会对桩体产生破坏作用。为此，季节性冻土地区的桩基础承载力设计必须考虑桩周土冻结过程产生的切向冻胀力，尤其对于承受向上拉力荷载的情形(如塔基、桥墩桩基等)。
2、灌注桩因具有沉降位移小、承载能力高以及适应性强等优点，在冻土地区的建筑、桥梁、港口、高铁等基础工程中得到广泛应用。灌注桩在冻土地区应用时，除需要提供冻土层以下的侧摩阻力参数外，还需要提供冻土层的切向冻胀力参数，以确定合理的桩长。若桩长设计过短，其上部荷载、桩自重及桩与未冻土地之间的摩擦力不足以平衡冻土层的切向冻胀力，会产生整体上抬，使建筑物产生变形，影响建筑(构)物的安全与使用；若桩长设计过长，一方面施工困难，另一方面会造成资源浪费，增加工程建设成本。目前岩土工程勘察报告中提供的桩基切向冻胀力参数，通常是通过查阅相关规范标准的经验值，若要对桩基础进行设计优化，则需要原位测试桩基切向冻胀力。
3、当前用于测量切向冻胀力的试验方法有反力框架和测力计法、应变片法和拉拔法，各方法的测试原理和存在的问题如下：(1)反力框架和测力计法：是通过反力系统和测力计来测量冻土地基作用在基
技术实现思路
1、针对现有技术中存在桩基切向冻胀力测试偏差较大的问题，本专利技术提供一种季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，包括以下步骤：
4、步骤1、制作内部埋设有光缆的试桩，之后在试桩周围施工锚桩和开挖测温井，并布置土层冻结深度监测系统；
5、步骤2、在试桩顶部安装桩基加载系统，即依次安装加载梁、千斤顶、荷载计、承压梁和反力梁；
6、步骤3、安装基准桩，并在基准桩的顶部安装基准梁，之后连接基准梁和试桩，并安装位移计观测试桩桩顶的沉降；
7、步骤4、在土层冻结前，对试桩实施分级加载，直至预设荷载q，获取试桩弹性模量，并建立冻胀前桩身弹性模量与桩身轴向应变的拟合模型；之后维持桩顶荷载为预设载荷q直至土层冻结发生冻胀；
8、步骤5、冻胀后，测读土层温度、土层竖向冻胀量和桩身轴向应变，之后经数据处理获得桩基切向冻胀力。
9、优选的，在步骤1中，试桩的制作过程如下：先将螺旋箍筋、加劲箍设置在纵向主筋外侧，并通过绑扎与焊接相结合的方式制成钢筋笼；再将光缆绑扎于钢筋笼上形成测试用钢筋笼；之后将测试用钢筋笼吊放入钻挖好的桩孔中；随后依次进行混凝土的浇筑和养护，获得试桩。
10、优选的，光缆包括紧贴布置的松套温度传感光缆与应变传感光缆，具体过程如下：先将松套温度传感光缆与应变传感光缆均沿着钢筋笼的两根对称纵向主筋进行铺设，且光缆沿钢筋笼形成u形回路，之后将光缆与纵向主筋固定；光缆的输出端口露出地面并与光纤解调仪连接。
11、优选的，步骤1中，土层冻结深度监测系统包括温度传感器、拉线式位移计、数据采集系统和供电系统，温度传感器和拉线式位移计均设置有多个，且竖向间隔布置于测温井中，温度传感器和拉线式位移计通过数据电缆与数据采集系统连接，供电系统与数据采集系统连接。
12、优选的，温度传感器和拉线式位移计以测温井中心轴线为对称轴对称布置于测温井的井壁上；拉线式位移计利用锚固头和伸缩管安装于测温井中。
13、优选的，当锚固头和温度传感器处于同一监测层时，锚固头的监测深度与温度传感器的监测深度相同。
14、优选的，步骤4中，土层冻结前桩身弹性模量与桩身轴向应变的拟合模型的步骤如下：
15、步骤41、桩顶加载：采用逐级加载方法对试桩施加竖向荷载，每级加载完成后测读桩顶沉降量，当试桩处于稳定状态后，测试桩身轴向应变数据
16、步骤42、当桩顶施加每级荷载后，维持预设载荷q不变直至土层冻结；
17、步骤43、选取试桩标定段冻胀前的桩身轴向应变数据，根据桩顶荷载、桩身断面面积获取冻胀前不同桩身轴向应变对应的桩身弹性模量；
18、步骤44，基于步骤43获得的冻胀前多个桩身弹性模量与桩身轴向应变数据，以桩身弹性模量作为因变量，桩身轴向应变作为自变量，建立冻胀前桩身弹性模量与桩身轴向应变的拟合模型。
19、优选的，桩顶沉降量为试桩处于稳定状态时的沉降量，即当每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，且连续出现两次不超过0.1mm的桩顶沉降量时，试桩处于稳定状态。
20、优选的，在步骤5中，具体步骤如下：
21、步骤51、测读土层温度：在土层冻结前、冻结后，桩身轴向应变测试时，测读温度传感器，获得监测层的温度数据；
22、步骤52、测读土层竖向冻胀量：在土层冻结前、冻结后，桩身轴向应变测试时，测读拉线式位移计，获得监测层的竖向冻胀量数据；
23、步骤53、测读桩身轴向应变：在土层冻结前、冻结后，测读测读应变传感光缆的应变数据与松套温度传感光缆的温度数据，即获得冻胀前、冻胀后的桩身轴向应变数据和桩身温度数据；
24、步骤54、对土层冻结后的桩身轴向应变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，在步骤1中，试桩的制作过程如下：先将螺旋箍筋、加劲箍设置在纵向主筋外侧，并通过绑扎与焊接相结合的方式制成钢筋笼；再将光缆绑扎于钢筋笼上形成测试用钢筋笼；之后将测试用钢筋笼吊放入钻挖好的桩孔中；随后依次进行混凝土的浇筑和养护，获得试桩。
3.根据权利要求2所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，光缆包括紧贴布置的松套温度传感光缆与应变传感光缆，具体过程如下：先将松套温度传感光缆与应变传感光缆均沿着钢筋笼的两根对称纵向主筋进行铺设，且光缆沿钢筋笼形成U形回路，之后将光缆与纵向主筋固定；光缆的输出端口露出地面并与光纤解调仪连接。
4.根据权利要求1所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，步骤1中，土层冻结深度监测系统包括温度传感器、拉线式位移计、数据采集系统和供电系统；温度传感器和拉线式位移计均设置有多个，且竖向间隔布置于测温井中，温度传感器和拉线式位移计均
5.根据权利要求4所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，温度传感器和拉线式位移计以测温井中心轴线为对称轴对称布置于测温井的井壁上；拉线式位移计利用锚固头和伸缩管安装于测温井中。
6.根据权利要求5所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，当锚固头和温度传感器处于同一监测层时，锚固头的监测深度与温度传感器的监测深度相同。
7.根据权利要求1所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，步骤4中，冻胀前桩身弹性模量与桩身轴向应变的拟合模型的步骤如下：
8.根据权利要求7所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，当每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，且连续出现两次不超过0.1mm的桩顶沉降量时，试桩处于稳定状态。
9.根据权利要求7所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，在步骤5中，具体步骤如下：
10.根据权利要求9所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，步骤54中，先对冻胀后桩身轴向应变数据进行预处理，获得桩身轴向应变预处理数据，再对预处理数据先进行一次数据处理，获取桩身轴力，之后进行二次数据处理，获得桩基切向冻胀力，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，在步骤1中，试桩的制作过程如下：先将螺旋箍筋、加劲箍设置在纵向主筋外侧，并通过绑扎与焊接相结合的方式制成钢筋笼；再将光缆绑扎于钢筋笼上形成测试用钢筋笼；之后将测试用钢筋笼吊放入钻挖好的桩孔中；随后依次进行混凝土的浇筑和养护，获得试桩。
3.根据权利要求2所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，光缆包括紧贴布置的松套温度传感光缆与应变传感光缆，具体过程如下：先将松套温度传感光缆与应变传感光缆均沿着钢筋笼的两根对称纵向主筋进行铺设，且光缆沿钢筋笼形成u形回路，之后将光缆与纵向主筋固定；光缆的输出端口露出地面并与光纤解调仪连接。
4.根据权利要求1所述的季节性冻土地区桩基切向冻胀力原位测试方法，其特征在于，步骤1中，土层冻结深度监测系统包括温度传感器、拉线式位移计、数据采集系统和供电系统；温度传感器和拉线式位移计均设置有多个，且竖向间隔布置于测温井中，温度传感器和拉线式位移计均通过数据电缆与数据采集系统连接，供电系统与数据采集系统连接。
5.根据权利要求4所述的季...
【专利技术属性】
技术研发人员：于永堂，欧阳山，曾涛，郑建国，孟召虎，张鉴，唐丽云，梁谊，
申请(专利权)人：中联西北工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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