专利名称：室内测试桩基抗液化效果的装置及抗液化效果评价方法
技术领域：
本发明涉及桩基处理可液化地基后效果的测试领域，具体是一种室内测试桩基抗液化效果的装置及抗液化效果评价方法。
背景技术：
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011) 4. 3. 7条，当采用桩基措施全部消除液化沉陷，桩端伸入可液化深度以下稳定土层的长度应满足一定的要求；根据4. 4. 3条液化土层中桩基抗震验算采用标贯试验进行计算桩承载力，同时根据实际标贯锤击数与临界标贯锤击数的比值查表来确定液化土层的影响折减系数。从上可知，现在规范对桩基处理可液化地基效果的判别方法仍采用标准贯入试验，即打桩后进行测试的标准贯入锤击数大于临界标贯锤击数，则地基可判为不液化。规范同时给出了预制桩及其他挤土桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响时，可根据桩的面积置换率(即布桩形式，不少于5X 5时)估算打桩后的标贯锤击数，同时如果判别不液化时，单桩承载力不折减。从上可知，对于桩基抗液化地基，桩的面积置换率(即布桩形式)是影响加固效果的一个很重要的参数，但是如果现场去试验多种布桩形式的抗液化效果，从经费上又难以实现。从室内模拟不同布桩形式的桩基加固液化地基的效果就成为一个较经济的手段。
发明内容
本发明旨在提供一种方便、可行、经济的室内测试桩基抗液化效果的装置及抗液化效果评价方法。本发明是通过以下技术方案实现的室内测试桩基抗液化效果的装置，包括模型箱，铺覆于模型箱底部的非液化土层，埋压于非液化土层之上由液化土形成的液化土层，由nXn矩阵排列的桩基形成的桩群，联接于桩群的桩基桩顶上的承台，n为3 5的自然数，桩基桩底穿过液化土层深入非液化土层，且承台下端面止位于基础底面(液化土层的上端面)，所述的桩基的尺寸、间距以及排列方式均为实际桩基按比例缩小的，非液化土层的厚度为实际非液化土层按与桩基相同的比例缩小的，桩基包括位于桩群四个角部的角桩，非液化土层上端面与模型箱内侧壁面交汇形成交线，桩群一侧的两个角桩桩顶外侧所在的直线与同侧的交线形成斜面，同侧的两个角桩外侧形成的竖面与同侧的斜面之间的夹角等于
4 ,炉为液化土的内摩擦角，位于非液化土层上方和基础底面之间的模型箱一侧的外侧壁竖向中线上分别开有上部通孔、中部通孔和下部通孔，每个通孔上均安装有触发装置，所述的触发装置是由弧形轨道、滑动于弧形轨道内的锤击球、锤击垫块以及设于锤击垫块一侧的触发传感器，锤击垫块另一侧固定于弧形轨道一端，固定有锤击垫块的弧形轨道一端穿过通孔，且触发传感器与液化土相耦合，弧形轨道的另一端朝上，上部通孔的圆心到基础底面的距离等于两个相邻桩基的中心距，中部通孔的圆心位于液化土层中部，下部通孔的圆心到非液化土层上端面的距离等于两个相邻桩基的中心距；与触发装置相对的另一侧的模型箱内侧壁上沿竖向方向分别设有与上部通孔相对的上部接收装置，与中部通孔相对的中部接收装置以及与下部通孔相对的下部接收装置，所述的上部接收装置是由LI检波器、L2检波器、L3检波器、L4检波器和L5检波器构成的，L3检波器设于模型箱内侧壁横向中部，LI检波器和L5检波器分别设于该模型箱靠近拐角的内侧壁上，L2检波器设于LI检波器与L3检波器之间的内侧壁上，L4检波器设于L3检波器和L5检波器之间的内侧壁上，LI检波器、L2检波器、L3检波器、L4检波器和L5检波器与上部通孔位于同一横向平面内，且上部通孔内的触发传感器、桩群靠近检波器一侧的其中一个角桩与L2检波器位于同一直线上，上部通孔内的触发传感器、桩群靠近检波器一侧的另一个角桩与L4检波器位于同一直线上；中部接收装置和下部接收装置与上部接收装置的结构相同；各触发传感器以及各检波器均连接于地震仪上。-为液化土的内摩擦角，液化土的土类不同4不同，W可从不同专业手册上查询得到。一种抗液化效果的评价方法，该方法使用所述的室内测试桩基抗液化效果的装置，
A.根据实际现场的情况选择液化土层及非液化土层的土类，模拟现场桩群的桩基的nXn矩阵排列方式；
B.上部通孔处的锤击球由弧形轨道上端下滑撞击锤击垫块，剪切波由各检波器进行接收，同时地震仪根据触发传感器采集到的波形信号以及各检波器接收到的剪切波信号，获得各传播路线的剪切波的传播时间G (s);测量触发传感器至各检波器的距离Zi (m);根据公式(1-1)，求得各传播路线的剪切波波速Vsi (m/ S)，
权利要求
1.室内测试桩基抗液化效果的装置，其特征在于，包括模型箱(1)，铺覆于模型箱(1)底部的非液化土层(2)，埋压于非液化土层(2)之上由液化土形成的液化土层(3)，由nXn矩阵排列的桩基(4)形成的桩群，联接于桩群的桩基(4)桩顶上的承台(5)，η为兰5的自然数，桩基(4)桩底穿过液化土层(3)深入非液化土层(2)，且承台(5)下端面止位于基础底面，所述的桩基(4)的尺寸、间距以及排列方式均为实际桩基按比例缩小的，非液化土层(2)的厚度为实际非液化土层按与桩基(4)相同的比例缩小的，桩基(4)包括位于桩群四个角部的角桩(4.1),非液化土层(2)上端面与模型箱(I)内侧壁面交汇形成交线，桩群一侧的两个角桩(4.1)桩顶外侧所在的直线与同侧的交线形成斜面，同侧的两个角桩(4.1)外侧形成的竖面与同侧的斜面之间的夹角等于Ψ/ 4 ,炉为液化土的内摩擦角，位于非液化土层(2)上方和基础底面之间的模型箱(I) 一侧的外侧壁竖向中线上分别开有上部通孔、中部通孔和下部通孔，每个通孔上均安装有触发装置，所述的触发装置是由弧形轨道(6)、滑动于弧形轨道(6)内的锤击球(7)、锤击垫块(8 )以及设于锤击垫块(8 ) 一侧的触发传感器(9 )，锤击垫块(8 )另一侧固定于弧形轨道(6 )一端，固定有锤击垫块(8)的弧形轨道(6) —端穿过通孔，且触发传感器(9)与液化土相耦合，弧形轨道(6)的另一端朝上，上部通孔的圆心到基础底面的距离(Ill)等于两个相邻桩基(4)的中心距(a)，中部通孔的圆心位于液化土层(3)中部，下部通孔的圆心到非液化土层(2)上端面的距离(h2)等于两个相邻桩基(4)的中心距(a);与触发装置相对的另一侧的模型箱(I)内侧壁上沿竖向方向分别设有与上部通孔相对的上部接收装置，与中部通孔相对的中部接收装置以及与下部通孔相对的下部接收装置，所述的上部接收装置是由LI检波器(11)、L2检波器(12 )、L3检波器(13 )、L4检波器(14 )和L5检波器(15 )构成的，L3检波器(13)设于模型箱(I)内侧壁横向中部，LI检波器(11)和L5检波器(15)分别设于该模型箱(I)靠近拐角的内侧壁上，L2检波器(12)设于LI检波器(11)与L3检波器(13)之间的内侧壁上，L4检波器(14)设于L3检波器(13)和L5检波器(15)之间的内侧壁上，LI检波器(11)、L2检波器(12)、L3检波器(13)、L4检波器(14)和L5检波器(15)与上部通孔位于同一横向平面内，且上部通孔内的触发传感器(9)、桩群靠近检波器一侧的其中一个角桩(4.1)与L2检波器(12)位于同一直线上，上部通孔内的触发传感器(9)、桩群靠近检波器一侧的另一个角桩(4.1)与L4检波器(14)位于同一直线上；中部接收装置和下部接收装置与上部接收装置的结构相同；各触发传感器(9)以及各检波器均连接于地震仪(10)上。
2.一种抗液化效果的评价方法，该方法使用如权利要求1所述的室内测试桩基抗液化效果的装置，其特征在于， A.根据实际现场的情况选择液化土层(3)及非液化土层(2)的土类，模拟现场桩群的桩基(4)的nXn矩阵排列方式； B.上部通孔处的锤击球(7)由弧形轨道(6)上端下滑撞击锤击垫块(8)，剪切波由各检波器进行接收，同时地震仪(10)根据触发传感器(9)采集到的波形信号以及各检波器接收到的剪切波信号，获得各传播路线的剪切波的传播时间h (s);测量触发传感器(9)至各检波器的距离乙(m);根据公式(1-1)，求得各传播路线的剪切波波速Vsi (m/ S)， Ks = 4(1-1) 其中i (=1，2，…，5)的不同取值分别对应不同的传播路线；根据公式(1-2)，求得上部通孔处的液化土层(3)的剪切波波速K (m/ S)，
全文摘要
本发明涉及桩基处理可液化地基后效果的测试领域，具体是一种室内测试桩基抗液化效果的装置及抗液化效果评价方法。室内测试桩基抗液化效果的装置，包括模型箱、非液化土层、液化土层、桩群、承台、触发传感器、检波器、地震仪等。本发明所述的室内测试桩基抗液化效果的装置结构新颖、构思巧妙，使用方便，采用抗液化效果的评价方法，可测试不同桩群下桩基抗液化地基加固效果，简单、可靠、经济；与室内载荷试验相结合，可测试不同桩基设计参数的承载与变形特性，掌握更多的数据。
文档编号E02D33/00GK103015466SQ20121056616
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者韩鹏举, 张文博, 白晓红 申请人:太原理工大学