一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及深层土层荷载参数测量技术。本发明公开了一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，包括驱动系统、数据记录仪、荷载箱和混凝土自稳块，所述数据记录仪和驱动系统通过管线与荷载箱连接，采集荷载数据并驱动荷载箱运行，所述荷载箱包括承压板、箱体、液压机构和传感器，所述承压板与液压机构连接，在液压机构驱动下沿直线运动，向土层传递压力，所述液压机构封装在箱体中，所述箱体浇筑在混凝土自稳块中，所述传感器与数据记录仪连接，传递荷载数据，所述混凝土自稳块用于保持荷载箱稳定和平衡，防止荷载箱倾斜，并对荷载箱进行密封，所述荷载箱、混凝土自稳块具有对称结构，其对称轴重合。本发明能够测试土层的荷载参数。
【专利说明】一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及深层土层荷载参数测量技术，特别涉及一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置。
【背景技术】
[0002]地基土层的承载力是进行土木建筑工程设计计算的最重要指标。但是，到目前为止，所有地基土层承载力的确定方法只适合于浅、中层土层(土层深度< 40m)，尚无对深厚土层承载力的确定方法和现场测试装置。随着我国建设事业的不断向前发展，越来越多的土木建筑工程进入了超深地层。为了使超深地基基础的设计算更安全、更稳定和更合理，减少盲目性，就必须解决深层土体承载能力和变形特性这些关键问题。而这些问题最可靠的解决方法，就是进行现场试验。现有技术中，一般通过在钢筋混凝土桩内埋设压力装置和传感器，通过对桩体施加压力测试上下桩体的承载力，不具备在深厚土层中进行土体承载能力和变形特征试验的能力。现有技术测量装置箱体与桩体不能相互独立，只能测试上下桩体的承载力，不能测试任意深度土体的承载力，不具备在深厚土层中进行土体承载能力和变形特征试验的能力，不具备自稳能力，不能抗倾覆、抗侧斜。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题，就是提供一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，将应力直接作用于深层土层，测试土层的荷载参数。
[0004]本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，包括驱动系统、数据记录仪、荷载箱和混凝土自稳块，所述数据记录仪和驱动系统通过管线与荷载箱连接，采集荷载数据并驱动荷载箱运行，其特征在于，所述荷载箱包括承压板、箱体、液压机构和传感器，所述承压板与液压机构连接，在液压机构驱动下沿直线运动，向土层传递压力，所述液压机构封装在箱体中，所述箱体浇筑在混凝土自稳块中，所述传感器与数据记录仪连接，传递荷载数据，所述混凝土自稳块用于保持荷载箱稳定和平衡，防止荷载箱倾斜，并对荷载箱进行密封，所述荷载箱、混凝土自稳块具有对称结构，其对称轴重合。
[0005]本发明的荷载测试装置，除了承压板作为一个相对独立的部件，可以在液压机构驱动下运动外，整个装置处于密封状态，能够耐受高土层压力和深水压力，特别是混凝土自稳块，除了具有平衡稳定荷载箱的作用外，更增加了装置的耐压能力。
[0006]具体的，所述液压机构由N台千斤顶构成，沿所述对称轴均匀分布，其活塞与承压板相连，N为自然数，N彡I。
[0007]采用N台液压千斤顶作为动力装置，能够根据设计要求获得需要的压力。N台千斤顶沿承压板对称轴均匀分布，可以对承压板施加均匀的压力，进一步防止荷载箱倾斜，并有利于提闻测量精度。
[0008]具体的，所述混凝土自稳块形状和大小根据测试需要确定。
[0009]混凝土自稳块形状、大小和重量可以根据测试土层具体情况，需要施加的压力大小，装置放置的具体位置等情况进行计算，从而得到需要的混凝土自稳块形状和大小。
[0010]具体的，所述传感器包括压力传感器、位移传感器和倾角传感器，所述压力传感器安装在承压板上，所述位移传感器安装在箱体与承压板之间，所述倾角传感器安装在箱体侧壁。
[0011]本发明的技术方案，传感器主要有压力传感器、位移传感器和倾角传感器。压力传感器安装在承压板上，用于测量承压板施加到基底土层上的压力。位移传感器安装在箱体与承压板之间，用于测量在压力作用下桩基土层下降的位移数据。倾角传感器安装在箱体侧壁，用于测量压力作用下土层下降时产生的倾角。这些传感器采集的数据，经过计算机处理，就可以得到基底土层的荷载数据，为建筑工程提供科学数据。
[0012]进一步的，所述箱体周围分布有肋板。
[0013]在箱体周边设置肋板，可以增强箱体强度和抗压能力，保证荷载箱能够在深厚土层中正常工作。
[0014]优选的，所述箱体为圆柱形，所述肋板沿所述圆柱形径向均匀分布。
[0015]采用圆柱形箱体，是一种结构比较简单的箱体形状，配合径向均匀分布的肋板，能够提闻箱体耐压。
[0016]优选的，所述混凝土自稳块为圆柱形混凝土块或圆锥台形混凝土块。
[0017]本方案采用与圆柱形箱体形状匹配的圆柱形混凝土块或圆锥台形混凝土块，浇筑模结构简单，取材方便，能够进一步提高测量装置的稳定性和抗倾斜能力，并有利于提高测量装置的耐压能力。
[0018]优选的，所述混凝土自稳块为棱柱形混凝土块或棱锥台形混凝土块。
[0019]采用棱柱形或棱锥台形混凝土块，也是一种常用的混凝土自稳块形状，特别是采用底面为正方形的正四棱柱或正四棱锥台形状的混凝土块，还可以进一步提高测量装置稳定性和抗倾斜能力。
[0020]特别的，所述承压板为圆形或正方形。
[0021]本方案采用圆形或正方形承压板，与沿对称轴均匀分布的液压机构配合，可以获得均匀的垂直压力，有利于提高测量的精度。
[0022]本发明的有益效果是，测量装置为独立的装置，不依赖于其他建筑结构。本发明的测量装置能够用于各种深度土层测量，直接对土层施加压力，测量的数据直接反应土层的荷载参数，能够为建筑工程提供更科学、更准确的土层数据。本发明的装置具有自稳能力，抗倾覆能力强，非常适合深层土层和深水地基的荷载参数测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是实施例1的荷载测试装置结构示意图；
[0024]图2是实施例1荷载箱结构示意图；
[0025]图3是图2的A-A剖视图；
[0026]图4是图2的B-B剖视图；
[0027]图5是实施例2的荷载测试装置结构示意图；
[0028]图6是实施例3中三台千斤顶的分布示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
[0030]本发明的深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，包括驱动系统、数据记录仪、荷载箱和混凝土自稳块。数据记录仪和驱动系统通过管线与荷载箱连接，采集荷载数据并驱动荷载箱运行。数据记录仪将采集的土层荷载、压力、沉降、倾角等数据进行运算处理，最终可获得深厚土体荷载一沉降变形曲线和土体极限承载力的试验值。本发明的荷载箱包括承压板、箱体、液压机构和传感器。承压板与液压机构连接，在液压机构驱动下沿直线运动，向土层传递压力，所述液压机构封装在箱体中，并被肋板包围，所述箱体和肋板浇筑在混凝土自稳块中，所述传感器与数据记录仪连接，传递荷载数据，所述混凝土自稳块用于保持荷载箱稳定和平衡，防止荷载箱倾斜，并对荷载箱进行密封，所述荷载箱、混凝土自稳块具有对称结构，其对称轴重合。这种结构具有较强的自稳定能力，有利于保持荷载箱运行的稳定性和测量的精确性。
[0031]实施例1
[0032]本例荷载测试装置结构如图1所示，由驱动系统1、数据记录仪2、荷载箱3和混凝土自稳块4构成。数据记录仪2和驱动系统I通过管线13与荷载箱3连接，采集荷载数据并驱动荷载箱3运行。本例荷载箱3结构如图2、图3和图4所示，包括承压板31、箱体32、液压机构、肋板33和传感器(图中未示出)。本例液压机构由油泵34和一台千斤顶35构成，千斤顶安装在荷载箱对称轴XY上，如图1所示，对称轴XY也是本例混凝土自稳块4的对称轴。图2中，承压板31采用圆形钢板构成，为了增加刚性，可以焊接一定数量的加强筋。承压板31中心与千斤顶35的活塞连接，能够在千斤顶35驱动下沿直线向下运动，向土层传递压力。本例油泵34和千斤顶35都被封装在箱体32中，并被肋板包围。本例箱体32和肋板33采用一定厚度的钢板制作，箱体32为圆柱形结构，肋板33沿径向均匀分布在圆柱形箱体周围，通过焊接成型后浇筑在混凝土自稳块4中。为了防止承压板31被混凝土粘住，影响其移动，浇筑混凝土时可以在承压板31上覆盖一层橡胶膜43，如图1所示。本例传感器包括压力传感器，位移传感器和倾角传感器。压力传感器安装在承压板31上，位移传感器安装在箱体32与承压板31之间，倾角传感器安装在箱体32侧壁。这些传感器可以将土层受到千斤顶作用产生的压力、位移及倾斜参数转换成电信号输入数据记录仪，完成荷载数据的传递。由图1可以看出，本例混凝土自稳块4可以保持荷载箱3稳定和平衡，防止荷载箱3倾斜，并对荷载箱3进行密封。图1中荷载箱3、混凝土自稳块4和承压板31具有对称结构，其对称轴为XY。
[0033]本例荷载箱可以根据测试深度、土层和地下水等情况，通过专门的设计计算对箱体尺寸和结构形式、箱体密封形式与程度、千斤顶量程及油泵储量、混凝土自稳块体的形状、测试元器件大小与规格、通气量等进行确定。本例荷载箱箱体采用圆柱形箱体，箱体周边沿圆柱径向均匀分布有肋板，可以在浇筑混凝土后提高箱体的抗压能力，增强箱体结构强度，适应深厚土层压力或深水压力。本例混凝土自稳块采用圆锥台性的混凝土块，如图1所示。混凝土块的主要尺寸为:上底直径Q1、下底直径P1、高度L2、夹角β及上底与箱体的距离LI，这些尺寸参数可以根据具体试验情况进行计算确定。
[0034]试验时，在地面上开启驱动系统，驱动箱体内油泵，油泵施加高压油对千斤顶施加荷载，千斤顶活塞杆向外推出，推动承压板向底部土体逐步施压，直至土体破坏。荷载、压力、沉降、倾角等数据通过管线传至地面，最终可获得深厚土体荷载一沉降变形曲线和土体极限承载力的试验值。
[0035]实施例2
[0036]本例荷载测试装置，结构如图5所示，其中混凝土自稳块4的形状为正四棱柱形混凝土块，混凝土块的上底面和下底面是边长为Pl的正方形，混凝土块高度为L2，上底面与荷载箱的距离为LI。本例混凝土块同样具有对称结构，与荷载箱的对称轴XY重合。本例荷载箱结构与实施例1相同。
[0037]实施例3
[0038]本例荷载测试装置，结构如图6所示，其中液压机构由三台千斤顶构成，本例承压板采用圆形钢板构成，由于钢板面积较大，为防止加压时变形，增加了肋板，加强承压板的刚性。由图6可以看出，三台千斤顶沿承压板对称轴均匀分布，其活塞杆与承压板相连，共同推动承压板垂直运动。本例其他结构可以参见上述实施例的描述。
【权利要求】
1.一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，包括驱动系统、数据记录仪、荷载箱和混凝土自稳块，所述数据记录仪和驱动系统通过管线与荷载箱连接，采集荷载数据并驱动荷载箱运行，其特征在于，所述荷载箱包括承压板、箱体、液压机构和传感器，所述承压板与液压机构连接，在液压机构驱动下沿直线运动，向土层传递压力，所述液压机构封装在箱体中，所述箱体浇筑在混凝土自稳块中，所述传感器与数据记录仪连接，传递荷载数据，所述混凝土自稳块用于保持荷载箱稳定和平衡，防止荷载箱倾斜，并对荷载箱进行密封，所述荷载箱、混凝土自稳块具有对称结构，其对称轴重合。
2.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述液压机构由N台千斤顶构成，沿所述对称轴均匀分布，其活塞与承压板相连，N为自然数，N彡I。
3.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述混凝土自稳块形状和大小根据测试需要确定。
4.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述传感器包括压力传感器、位移传感器和倾角传感器，所述压力传感器安装在承压板上，所述位移传感器安装在箱体与承压板之间，所述倾角传感器安装在箱体侧壁。
5.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述箱体周围分布有肋板。
6.根据权利要求5所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述箱体为圆柱形，所述肋板沿所述圆柱形径向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述混凝土自稳块为圆柱形混凝土块或圆锥台形混凝土块。
8.根据权利要求1所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述混凝土自稳块为棱柱形混凝土块或棱锥台形混凝土块。
9.根据权利要求5所述的一种深厚土层高压防水自稳型荷载测试装置，其特征在于，所述承压板为圆形或正方形。
【文档编号】E02D1/00GK104404940SQ201410734401
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】马建林, 赵兴权, 胡伟明, 胡中波, 李军堂, 徐力, 苏春晖, 王耀琴 申请人:西南交通大学