一种分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及地下建筑工程技术领域，尤其涉及一种分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置。


背景技术：

2.我国是世界上岩溶地貌分布区域广泛、分布面积较大、类型较多的国家之一。伴随着国家对基础设施建设投入的加大及城市建筑工程的快速发展，岩溶发育地区的工程建设项目越来越多，桩基工程也越来越被广泛应用。桩基下伏溶洞的存在及大小、形态、顶板厚度等因素对桩基的承载力有着极大的影响。保证岩溶地区桩基承载力的可靠性成为影响工程安全性的关键性因素之一。
3.当前岩溶地区桩基承载机理主要依靠数值模拟和简化理论估算，然而实际工程条件极为复杂，通过经验和简化理论计算所得数值准确率低且离散性大，因此开展岩溶地区溶洞对桩基承载力影响的试验研究至关重要。
4.因此，有必要提供一种新的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，用于模拟岩溶地区溶洞对桩基的承载力影响规律，可模拟溶洞的存在与否、不同大小、不同形态以及不同的顶板厚度等条件，并通过图像拍摄技术和后期处理软件可以直观分析桩基加载过程中溶洞围岩塑性区的发展规律，为岩溶发育地区桩基承载机理研究提供一个平台。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置包括：底座；两个立柱，两个所述立柱均固定安装在所述底座的顶部；反力梁，所述反力梁固定安装在两个所述立柱相互靠近的一侧外壁上；模型箱，所述模型箱固定安装在所述底座的顶部；四个角钢，四个所述角钢均固定安装在所述模型箱的外壁上，且四个所述角钢均与所述底座固定连接；围岩，所述围岩设置在所述模型箱内；溶洞，所述溶洞开设在所述围岩内；基桩，所述基桩固定安装在所述围岩的顶部；两个辅助平台，两个所述辅助平台分别固定安装在所述基桩两侧外壁上；两个位移传感器，两个所述位移传感器分别安装在两个所述辅助平台的顶部；压力传感器，所述压力传感器安装在所述基桩的顶部；电动液压千斤顶，所述电动液压千斤顶固定安装在所述反力梁的底部，且所述电动液压千斤顶的输出轴与所述压力传感器相接触；高清数码相机，所述高清数码相机安装在所述底座的顶部，所述高清数码相机位于在所述模型箱的一侧。
7.优选的，所述模型箱靠近所述高清数码相机的一侧设置有试验观察面。
8.优选的，所述高清数码相机连接有图像后期处理软件。
9.优选的，所述反力梁的两端均通过螺栓与两个所述立柱固定连接。
10.优选的，所述试验观察面为透明玻璃材质。
11.与相关技术相比较，本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置具有如下有益效果：
12.1、此试验装置结构简单、造价低廉、可重复利用，同时拆装简易，各部件制作方便，能够随时根据试验目的和条件调整结构参数，具有很好的泛用性；
13.2、该试验方法等效缩小试验装置后进行试验，可以精细模拟岩溶发育地区溶洞对桩基承载力的影响规律，监测系统可以反馈详细的参数，可以方便获得桩顶竖向荷载下桩基的荷载
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位移图，从而得出不同工况下桩基的极限承载力，进而分析不同影响因素对桩基极限承载力的影响规律，而且通过图像拍摄技术和后期处理软件可以直观分析桩基加载过程中溶洞围岩塑性区的发展规律。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置的正视图；
15.图2为本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置的一种较佳实施例的侧视图。
16.图中标号：1、反力梁；2、立柱；3、底座；4、角钢；5、模型箱；6、围岩；7、溶洞；8、基桩；9、位移传感器；10、电动液压千斤顶；11、压力传感器；12、辅助平台；13、试验观察面；14、高清数码相机；15、图像后期处理软件。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
18.请结合参阅图1
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图2，其中，图1为本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置的正视图；图2为本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置的一种较佳实施例的侧视图。分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置包括：底座3；两个立柱2，两个所述立柱2均固定安装在所述底座3的顶部；反力梁1，所述反力梁1固定安装在两个所述立柱2相互靠近的一侧外壁上；模型箱5，所述模型箱5固定安装在所述底座3的顶部；四个角钢4，四个所述角钢4均固定安装在所述模型箱5的外壁上，且四个所述角钢4均与所述底座3固定连接，通过四个所述角钢4的设置，能保证整个试验装置的自平衡；围岩6，所述围岩6设置在所述模型箱5内；溶洞7，所述溶洞7开设在所述围岩6内，溶洞7通过架设半椭圆实石膏拱模而形成，椭圆拱模的直径、拱高代表了溶洞的跨度和高度，不考虑溶洞7内的填充物，溶洞7假设为空洞，且为了考虑最不利情况，将溶洞7设置在基桩8的正下方；基桩8，所述基桩8固定安装在所述围岩6的顶部；两个辅助平台12，两个所述辅助平台12分别固定安装在所述基桩8两侧外壁上；两个位移传感器9，两个所述位移传感器 9分别安装在两个所述辅助平台12的顶部，用于监测基桩8的位移；压力传感器11，所述压力传感器11安装在所述基桩8的顶部，用来监测基桩8的荷载；电动液压千斤顶10，所述电动液压千斤顶10固定安装在所述反力梁1的底部，且所述电动液压千斤顶10的输出轴与所述压力传感器11相接触，可以施加分级荷载于基桩8上；高清数码相机14，所述高清数码相机14安装在所述底座3的顶部，所述高清数码相机14位于在所述模型箱5的一侧。
19.所述模型箱5靠近所述高清数码相机14的一侧设置有试验观察面13。
20.为了分析结果不失一般性以及通过模型箱5的试验观察面13能观察到溶洞7上部
顶板塑性区的发展，采用轴对称模型，即围岩6采用半边围岩和溶洞7采用半边溶洞。
21.所述高清数码相机14连接有图像后期处理软件15，高清数码相机14每隔一定时间间距提取一次观察面的图像，通过计算机控制可同步记录试验过程，图像后期处理软件15为基于matlab软件中 matpiv工具箱编制的程序，可对高清数码相机14拍摄到的图像进行处理，得出桩基8加载过程中溶洞7围岩塑性区的发展规律。
22.所述反力梁1的两端均通过螺栓与两个所述立柱2固定连接，可以根据试验条件的需要而改变反力梁1的高度，从而适用于不同溶洞顶板厚度或者不同溶洞高度等工况下的试验要求。
23.所述试验观察面13为透明玻璃材质，且在桩基8与模型箱之间设有润滑油。
24.所述围岩6为水泥、石膏和砂混合制成，围岩6的浇筑需分层浇筑，先浇筑溶洞7底部基岩，在设置好半椭圆石膏拱模后，再浇筑模型箱5内的其他岩溶围岩。
25.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，其特征在于，包括：底座；两个立柱，两个所述立柱均固定安装在所述底座的顶部；反力梁，所述反力梁固定安装在两个所述立柱相互靠近的一侧外壁上；模型箱，所述模型箱固定安装在所述底座的顶部；四个角钢，四个所述角钢均固定安装在所述模型箱的外壁上，且四个所述角钢均与所述底座固定连接；围岩，所述围岩设置在所述模型箱内；溶洞，所述溶洞开设在所述围岩内；基桩，所述基桩固定安装在所述围岩的顶部；两个辅助平台，两个所述辅助平台分别固定安装在所述基桩两侧外壁上；两个位移传感器，两个所述位移传感器分别安装在两个所述辅助平台的顶部；压力传感器，所述压力传感器安装在所述基桩的顶部；电动液压千斤顶，所述电动液压千斤顶固定安装在所述反力梁的底部，且所述电动液压千斤顶的输出轴与所述压力传感器相接触；高清数码相机，所述高清数码相机安装在所述底座的顶部，所述高清数码相机位于在所述模型箱的一侧。2.根据权利要求1所述的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，其特征在于，所述模型箱靠近所述高清数码相机的一侧设置有试验观察面。3.根据权利要求1所述的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，其特征在于，所述高清数码相机连接有图像后期处理软件。4.根据权利要求1所述的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，其特征在于，所述反力梁的两端均通过螺栓与两个所述立柱固定连接。5.根据权利要求2所述的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置，其特征在于，所述试验观察面为透明玻璃材质。

技术总结
本实用新型提供一种分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置。所述分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置包括底座；两个立柱，两个所述立柱均固定安装在所述底座的顶部；反力梁，所述反力梁固定安装在两个所述立柱相互靠近的一侧外壁上；模型箱，所述模型箱固定安装在所述底座的顶部；四个角钢，四个所述角钢均固定安装在所述模型箱的外壁上，且四个所述角钢均与所述底座固定连接。本实用新型提供的分析溶洞对桩基承载力影响的试验装置具有可模拟溶洞的存在与否、不同大小、不同形态以及不同的顶板厚度等条件，并通过图像拍摄技术和后期处理软件可以直观分析桩基加载过程中溶洞围岩塑性区的发展规律的优点。塑性区的发展规律的优点。塑性区的发展规律的优点。


技术研发人员：岳伟杰 于泽泉 卢辉 谭伟源 陈超 吴迪
受保护的技术使用者：广州市高速公路有限公司
技术研发日：2020.12.15
技术公布日：2021/10/8