CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置及方法
本发明公开了一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置及方法，涉及软土地基加固技术领域，试验装置包括：按比例缩尺的软土地基模型，按比例缩尺的复合土工封装散体桩模型，定位装置，CPT系统，加载系统及测试元器件。试验方法包括：模型填筑，采用分层填筑方法；安放成桩套筒并填料，逐步上拔并振捣；堆载预压；组装CPT系统并进行CPT试验；组装加载并系统进行静载试验。以测试流固耦合条件下复合土工封装散体桩的受力变形与孔压消散，联合CPT试验预测单桩承载力，为复合土工封装散体桩的设计和应用提供理论依据。
发明专利
CN202010153765.4
2020-03-07
CN111021440A
2020-04-17
E02D33/00(2006.01)
西南交通大学
刘凯文;邱睿哲;何川;梅国雄;倪芃芃;陈德;苏谦;黄俊杰;越斐;李源港;熊志鹏;邵康;周鹏飞
610000 四川省成都市金牛区二环路北一段111号西南交通大学科技处
成都厚为专利代理事务所(普通合伙)
王杰
四川;51
1.一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述试验装置包括： 按比例缩尺的软土地基模型：所述软土地基模型填筑于模型槽（5）内，所述软土地基模型包括底部持力层（15）、中部软黏土层（16）和上部碎石垫层（17）； 按比例缩尺的复合土工封装散体桩模型（18）：所述复合土工封装散体桩模型（18）通过定位装置（26）安放在软黏土层（16）； 加载系统（24）：所述加载系统（24）通过荷载板（8）逐级作用于碎石垫层（17）上表面并传递向复合土工封装散体桩模型（18）顶部； 测试元器件：所述测试元器件布设于复合土工封装散体桩模型（18）周以及基准梁（7）上； CPT系统（28）：所述CPT系统（28）用于进行室内CPT试验。 2.根据权利要求1所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述CPT系统（28）包括梯形架（13）、框架椅（12）及CPT仪（11），所述梯形架（13）通过开槽翼板（14）可在模型槽（5）上方任意指定位置固定，所述框架椅（12）可在梯形架（13）任意指定位置固定，所述CPT仪（11）设置在框架椅（12）上。 3.根据权利要求1所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述定位装置（26）包括定位杆（9）和定位圈（10），所述定位杆（9）通过开槽翼板（14）可在模型槽（5）上任意指定位置固定，定位圈（10）可卡在定位杆（9）任意指定位置。 4.根据权利要求1所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述加载系统（24）包括荷载板（8）、千斤顶（25）、反力架（1）、反力梁（2）、铁棒（3）及反力梁托（4），所述千斤顶（25）置于荷载板（8）上，所述反力梁（2）未加载时搭在反力梁托（4）上，加载后反顶在铁棒（3）上。 5.根据权利要求1所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述测试元器件包括用于测试土压力的土压力盒（19）、用于测试复合土工封装散体桩模型（18）径向变形的膨胀计（20）、用于测试孔隙水压力的孔隙水压力计（21）、用于测试沉降变形的位移计（22）及百分表（23）。 6.根据权利要求5所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述土压力盒（19）沿复合土工封装散体桩模型（18）的桩长方向、桩周方向分别间隔设置。 7.根据权利要求5所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述膨胀计（20）沿复合土工封装散体桩模型（18）的桩长方向间隔设置。 8.根据权利要求5所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述孔隙水压力计（21）沿模型槽（5）对角线间隔设置，并且埋设于软黏土层（16）中。 9.根据权利要求5所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置，其特征在于：所述位移计（22）和百分表（23）通过磁力支座吸附在基准梁（7）上。 10.如权利要求1-9任一项所述的一种CPT一体化的土工封装散体桩室内模型试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤： ①填筑持力层（15），并在持力层（15）上铺土工布； ②通过定位装置（26）将外层套有复合土工材料的PVC成桩套筒（27）竖直安置在模型槽（5）中央并向PVC成桩套筒（27）中灌入散体材料，在PVC成桩套筒（27）与复合土工材料之间涂油润滑，以方便上拔； ③分层填筑软黏土，在填筑过程中埋设土压力盒（19）、膨胀计（20）及孔隙水压力计（21），每填一层，上拔PVC成桩套筒（27）； ④在填筑完成后的软黏土上，铺设一层土工布，然后填筑碎石垫层（17）并进行堆载预压，堆载完成后卸下堆载物，并静置12小时； ⑤安装CPT系统（28），在设计位置进行CPT试验，CPT试验完成后卸下CPT系统（28）； ⑥组装加载系统（24）和基准梁（7），将位移计（22）和百分表（23）通过磁力支座吸附在基准梁（7）上，将土压力盒（19）、膨胀计（20）、孔隙水压力计（21）和位移计（22）导线与信号采集仪连接； ⑦采用千斤顶（25）分级加载，并根据排水边界条件控制泄水孔（6）阀门，直到复合地基破坏。