[实用新型]一种模拟复合岩层中嵌岩桩承载特性的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟复合岩层中嵌岩桩承载特性的试验装置，涉及岩土力学桩基工程技术。本装置的结构是螺杆、钢梁和底座通过螺母组成外部反力框架；在底座上设置有模型箱，在模型箱内底部设置有砂浆底层作为桩端持力层，在砂浆底层上设置有岩芯柱，在岩芯柱中浇注有砂浆；岩芯柱、胶结剂和砂浆构成本系统的复合岩层；从上至下，钢梁底面中心、荷载传感器、双动式千斤顶、压头和模型桩的顶部端头依次连接；荷载传感器和应变片分别通过传输线与应力应变采集仪连接，可实时获得模型桩的桩顶荷载和桩身应力分布。本装置可以模拟复合岩层中嵌岩桩的承载特性；运用荷载传感器和应变片可实时采集桩顶荷载和桩身应力分布，得到复合岩层中嵌岩桩的桩身荷载传递规律。

技术领域

本实用新型涉及岩土力学桩基工程技术，尤其涉及一种模拟复合岩层中嵌岩桩承载特性的试验装置。

背景技术

嵌岩桩是指部分桩身或全部桩身嵌入岩石的一种桩基形式。由于嵌岩桩的桩端嵌入基岩，使得嵌岩桩的桩身荷载传递规律具有区别于普通桩基的特征：在基岩面以上的覆盖土层中，荷载通过桩身侧面传递至桩周土体，这与普通灌注桩相似；而在嵌岩段中，荷载主要通过桩端的侧面和端面传入岩基。嵌岩桩的承载力由上部桩土间的摩阻力、嵌岩段的摩阻力和端阻力组成。根据桩侧、桩端分担外荷载的大小，嵌岩桩又可分为侧阻嵌岩桩、端承嵌岩桩和全阻嵌岩桩。

嵌岩桩较其他类型的桩基具有显著的优点：嵌岩桩可充分发挥基岩的承载性能，提高单桩承载力；由于桩端持力层是压缩性极小的基岩，嵌岩桩的单桩沉降量和群桩效应均较小，并且施工过程中便可完成建筑物沉降；以嵌岩桩为基础的建筑物在地震中产生的地震反应小于其他基础形式，抗震性能好。上述优点使得嵌岩桩基础在桥梁、高层建筑和重型厂房等结构荷载大、沉降要求高的建筑物中得到广泛应用。

在嵌岩桩理论的应用和发展过程中，由于嵌岩桩的嵌岩条件和桩身混凝土施工质量的差异性、嵌岩桩施工工艺的多样性，以及桩身极限承载力较高，缺乏破坏性试桩资料等原因，至今工程界对嵌岩桩的承载性状存在着不同的认识。

目前，国内外学者采用现场桩基载荷试验、室内缩尺寸模型试验、理论分析及数值计算等方法针对嵌岩桩的承载机理和荷载传递规律进行了深入研究，揭示了嵌岩桩的承载机理与桩身荷载传递规律，推动了嵌岩桩理论的发展。

但以上关于嵌岩桩的研究多集中在完整均一的岩体中，对于复合岩层中的嵌岩桩研究较少，未能揭示复合岩层对桩身应力分布的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是鉴于目前现场桩基载荷试验、室内缩尺寸模型试验、理论分析及数值计算未能充分考虑复合岩层条件对桩身应力分布和荷载传递的影响，提供一种模拟复合岩层中嵌岩桩承载特性的试验装置，通过该模型试验装置获得嵌岩桩在复合岩层中的荷载传递规律。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、模拟复合岩层中嵌岩桩承载特性的试验装置（简称装置）

本装置包括螺杆、钢梁、底座、模型箱、螺母、岩芯柱、胶结剂、砂浆、钻孔、模型桩、凹槽、应变片、水泥浆、压头、荷载传感器、双动式千斤顶和传输线；

其位置和连接关系是：

螺杆、钢梁和底座通过螺母组成外部反力框架；

在底座上设置有模型箱，在模型箱内底部设置有砂浆底层作为桩端持力层，在砂浆底层上设置有岩芯柱，在岩芯柱中浇注有砂浆；

所述的岩芯柱包括从下至上采用胶结剂粘结组成的第1、2……N岩芯层，N是自然数，1≤N≤10；

所述的砂浆包括从下至上和第1、2……N岩芯层对应的第1、2……N砂浆层，N是自然数，1≤N≤10；

岩芯柱、胶结剂和砂浆构成本系统的复合岩层，在复合岩层中心设置有钻孔；