本实用新型属于工业与民用建筑地基原位测试领域，涉及有竖向荷载的桩基水平承载力试验和地基直剪试验用的异步滑动装置，具体为一种异步滑动装置及其地基原位测试装置。
背景技术：
在工业与民用建设领域，地基基础的许多设计参数需要通过现场原位测试获得，以保证基础设计合理、经济、安全。桩基的水平承载力、天然地基或人工地基的摩擦系数是其中两个非常重要的设计参数。
《JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范》第6章对单桩自由状态下(上部无荷载)的水平静载试验做出了规定，该章条文说明指出：桩顶施加垂直荷载下的水平推移试验参考本章条文执行，但对后者试验的特殊要求未加说明。另外地基直剪试验要求在块体基础顶部施加竖向荷载，在块体基础侧面进行水平循环静载试验以求取摩擦系数等参数。这两种试验共同点都要求在桩或块体基础顶施加垂直荷载的同时进行水平静载试验。
由于要维持上部荷载不变又要在桩身或块体基础上施加水平力，必须保证水平及竖向千斤顶各自独立工作、互不干扰。基于上述原因，一般采用在施加竖向荷载的千斤顶下铺设一层短圆热轧钢筋或短圆热轧钢管的方法。实际工作中，短圆热轧钢筋或短圆热轧钢管在水平推力的作用下极易改变分布状态而发生偏移，从而导致竖向千斤顶倾斜，不能维持竖向荷载的稳定，导致试验结果不准确，可靠性差。而且使用这种方法、实验过程中操作复杂，出现问题调整时具有一定的危险性。不能很好的发挥其滚动作用，
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种异步滑动装置及其地基原位测试装置，该装置保证了竖向千斤顶不倾斜，从而维持竖向荷载稳定，确保了试验结果的可靠性。解决实际的工程需要，以保证桩顶施加竖向荷载的桩基水平静载试验或地基土原位直剪试验结果真实可靠，同时增加了试验的安全性。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种用于地基原位测试的异步滑动装置，包括盒体；盒体内平铺一层直径相同的钢珠，钢珠均不能在盒体内水平移动；钢珠顶部高出盒体侧壁顶部，钢珠顶部滑动放置有盒盖，盒盖与盒体不接触。
优选的，钢珠顶部高出盒体侧壁顶部2～3mm。
优选的，钢珠之间缝隙内填充有润滑脂。
优选的，盒体相对的两个侧壁上分别固定设置有把手。
优选的，把手采用热轧钢筋制成。
优选的，盒体呈长方体设置，采用热轧钢板无缝焊接而成，钢珠为轴承钢珠，盒盖采用热轧钢板制成。
进一步的，热轧钢板厚10mm，轴承钢珠直径38mm。
一种地基原位测试装置，包括由下向上依次设置的试件、异步滑动装置、竖向千斤顶、竖向荷载测量设备和竖向载荷；
试件一侧依次设置有球形铰支座、垫块、水平荷载测量设备和水平千斤顶，另一侧依次设置有水平位移测量设备和基准梁；
其中，竖向千斤顶在水平千斤顶工作时始终位于异步滑动装置上；试件为桩或块体基础。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型的异步滑动装置有别于铺设短圆热轧钢筋、短钢管等异步滑动方式，其是在盒体内平铺一层钢珠，钢珠被限制在盒体内，当钢珠滚动时，不会像短圆热轧钢筋和短钢管那样发生偏移，由于盒体内的钢珠有间隙、盒盖活动，更换或维护都很方便。
进一步的，由于盒体侧壁装有把手，运输、安装及试验过程调整都很方便。
进一步的，焊接扁方形盒体及盒盖的热轧钢板厚10mm，轴承钢珠直径 38mm，经计算使用普通材质的热轧钢板，在极限荷载作用下亦未达到钢材的屈服强度，故不会发生因形变变形而影响异步滑动装置正常工作的情况。
本实用新型所述的地基原位测试装置，在实际现场试验过程中，水平千斤顶工作时桩或块体基础会发生位移，这时盒体底面因与桩帽或块体基础表面的摩擦力较大将与桩或块体基础一起移动，钢珠被限制在盒体内且能在盒体内360度滚动，因此不会与盒盖一起滑动，保证了竖向千斤顶不倾斜，从而维持竖向荷载稳定，确保了试验结果的可靠性。本装置理论上具有可行性，在几个工程的实际应用中也充分证明其滚动效果明显优于短圆钢组合(或短钢管组合)。本实用新型在有竖向荷载的桩基水平静载试验和竖向荷载的地基直剪试验中，异步滑动装置放在桩帽或块体基础与竖向千斤顶之间，通过异步滑动装置中的钢珠的滚动保证试验中竖向千斤顶产生的竖向力不因为水平向千斤顶工作而发生偏移。
附图说明
图1为本实用新型所述用于地基原位测试的异步滑动装置的剖视图。
图2为本实用新型所述用于地基原位测试的异步滑动装置的俯视图。
图3为本实用新型所述地基原位测试装置的结构示意图。
图中：1为块体基础；2为异步滑动装置；21为盒体；22为钢珠；23为盒盖；24为润滑脂；25为把手；3为竖向千斤顶；4为竖向荷载测量设备； 5为竖向载荷；6为水平千斤顶；7为水平载荷测量设备；8为垫块；9为球形铰支座；10为水平位移测量设备；11为基准梁。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
如图1和图2所示，本实用新型所述用于地基原位测试的异步滑动装置，包括带盒体21和盒盖23，盒体21是由盒底和侧壁围成扁方形钢盒，盒体 21内平铺一层直径相同的钢珠22，钢珠22布满盒体21，使其在盒体21内只能滚动不能相对盒体21水平移动。盒盖23为平板型结构，钢珠22的直径比盒体21的侧壁的高度大2～3mm，以使盒盖23和盒体的侧壁之间有一定缝隙。
本实例中，盒体21和盒盖23采用热轧钢板制成，盒体21可按需要的尺寸无缝焊接而成，盒盖23活动，即盒盖23不与盒体21焊接。本实例中，钢珠22采用轴承钢珠。其中，热轧钢板厚度为10mm，轴承钢珠直径为 38mm。
盒体21内置的钢珠22之间缝隙内充填润滑脂24。盒体21相对的两侧壁上分别焊有热轧钢筋制成的把手25，热轧钢筋直径为14mm。
本实用新型所述的异步滑动装置的加工过程如下所述：
(1)准备材料；
(2)焊接扁方形的盒体21并打磨焊缝使其平整；
(3)装填轴承钢珠及润滑脂24；
(4)加工把手25并焊接；
(5)安装盒盖23。
如图3所示，为本实用新型所述包含上述异步滑动装置的地基原位测试装置，包括由下向上依次设置的块体基础1、异步滑动装置2、竖向千斤顶 3、竖向荷载测量设备4和竖向载荷5；块体基础1一侧依次设置有球形铰支座9、垫块8、水平荷载测量设备7和水平千斤顶6，另一侧依次设置有水平位移测量设备10和基准梁11；其中，异步滑动装置2水平方向的面积足够大，以满足当水平千斤顶6工作时，竖向千斤顶3始终位于异步滑动装置2上。竖向荷载测量设备4为荷重传感器。
上述地基原位测试装置可用于地基原位测试，所述地基原位测试包括在有竖向荷载的桩基水平承载力试验、地基直剪试验及接触面摩擦系数试验。具体使用时，首先竖向千斤顶3施加一定竖向荷载后，通过竖向荷载测量设备4测量竖向荷载并输出竖向荷载数据；然后水平千斤顶6施加水平荷载，推动试件水平移动，通过水平荷载测量设备7测量水平荷载并输出水平荷载数据；通过水平位移测量设备10测量试件的位移，并输出位移数据；竖向千斤顶3施加一定荷载后，开始施加水平荷载，当水平千斤顶6工作时，异步滑动装置2的盒体21底面与块体基础之间、竖向千斤顶3底部与盒盖23 之间摩擦阻力大不会发生相对滑动，盒体21内的钢珠22由于能够在360度范围内滚动，使钢珠面与盒盖面间的摩擦系数相对较小，盒盖23不会与钢珠22一起运动，同时由于四周盒壁的约束作用，钢珠22和盒体21形成一个整体，与块体基础1一起移动，这样就保证了水平6和竖向千斤顶2独立工作，互不干扰。
本实用新型所述异步滑动装置在试验中的工作原理：利用不同接触面间的摩擦系数差异，块体基础1与盒体21及盒盖23与竖向千斤顶3之间的摩擦系数显著大于钢珠22与盒盖23间的摩擦系数，在测定有竖向荷载条件下的块体基础水平承载力、各类接触面间的摩擦系数、地基土抗剪强度时能确保水平力与竖向力互不干扰。在有竖向荷载的地基直剪试验中，异步滑动装置放在块体基础1与竖向千斤顶3之间，通过轴承钢珠的滚动保证试验中竖向千斤顶3产生的竖向力不因为水平千斤顶6工作而发生偏移，可以较好的实现水平千斤顶6与竖向千斤顶3之间独立工作，从而保证试验数据真实可靠，同时增加了试验的安全性。
以上所述的具体实施例，对实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。