一种水平向地基承载力测试设备及测试方法与流程

本发明属于地质原位测试领域，具体涉及一种水平向地基承载力测试设备。

背景技术：

目前大部分测试地基承载力的试验都是以测试竖直向的承压能力，在传统的水平向地基承载力测试方法中，一般用推桩试验和旁压试验等方法，旁压实验的缺点是：所测得的地基承载能力、地基系数以及弹性模量无法提供直接应用，试验所得的数据来源需要物理量的转换，加大了试验周期。并且此类方法的压缩量控制不精确，所受到的压力是“围压”，从而导致得到的实验数据误差较大，在实际工程应用参考中具有局限性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水平向地基承载力测试设备，以解决现有设备测得的实验数据误差较大的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种测试方法。

本发明技术方案如下：一种水平向地基承载力测试设备，包括工作平面、钻杆，还包括轨道立柱、动力链条、动力头、钻进测试装置，轨道立柱上设有动力链条，动力头位于动力链条上，动力头与钻杆相连，钻杆的下端设有钻进测试装置；钻进测试装置包括测试装置和掘进装置，掘进装置位于测试装置的下方，所述测试装置包括钢板框架、液压千斤顶组、压力传感器，钢板框架内部设有液压千斤顶组，压力传感器设置在液压千斤顶组的伸缩端端部。

作为本发明的进一步改进，所述钢板框架的内部设有至少两层滑动装置，滑动装置包括外滑动套板、内滑动板、管路滑槽，外滑动套板中设有内滑动板，外滑动套板和内滑动板均位于管路滑槽上。在进行测试试验时起到推开、拉伸的作用，并且可以使得测试系统密封。

作为本发明的进一步改进，所述掘进装置包括主切削刀盘、铣槽轮，钻杆的下端设有主切削刀盘，钻杆下方两侧对称设有铣槽轮，主切削刀盘位于所述铣槽轮的下方。

作为本发明的进一步改进，它还包括给水排水系统，给水排水系统包括水泵、泥浆泵、吸渣口，铣槽轮的上方设有吸渣口和环形集渣槽，水泵的进水管通入环形集渣槽中，吸渣口与泥浆泵相连，泥浆泵与排水管相连。

作为本发明的进一步改进，所述轨道立柱的下方设有油缸。

作为本发明的进一步改进，所述工作平面上设有钻杆限位板，钻杆位于钻杆限位板中。

作为本发明的进一步改进，所述工作平面的下方四角分别设有稳固地脚。

作为本发明的进一步改进，它还包括驱动装置，驱动装置位于工作平面的前端。

用上述水平向地基承载力测试设备进行测试的方法，包括如下步骤：

a、操纵操作系统，使油缸调整导轨立柱至竖直状态，

b、安装钻进测试装置在工作面的底部并与钻杆相连接，

c、操纵操作系统,液压泵进行供油，动力链条向下进给，推动钻杆，同时驱动主切削刀盘和铣槽轮进行掘进；

d、当掘进到达指定深度时，操纵操作系统,停止主切削刀盘和铣槽轮工作，启动千斤顶液压泵，千斤顶组水平向工作，推动钢板框架对土体进行挤压，同时千斤顶组顶部的压力传感器工作，得到测试试验数据。

作为本发明的进一步改进，还包括排渣步骤，渣土在主切削刀盘和铣槽轮的互相作用下进入吸渣口，启动水泵将水通过进水管注入环形集渣槽，由泥浆泵吸出，通过排水管将渣土混合液排出，收集至废渣收集池中。

本发明能够在钻进过程中利用铣槽轮铣出矩形槽，有效解决水平向地基承载力测试中目前所存在的受“围压”的问题，在实际的工程应用当中提供了一种有效利用同一方向上承载力的问题的解决方法，用微型液压千斤顶进行径向进给，通过精确控制千斤顶的行程，实现对水平地基承载力的测试，从中得到实验数据，如地基承载能力、地基系数以及弹性模量，打破传统的平板试验和堆积载荷试验的方法，大大减少了试验所需的人力物力，使得到的试验数据更加精确。在钻孔过程中扰动小，可用于旁压，也可用于水平地基承载力测试。适用于各种填土、含碎石的土类。

附图说明

图1为本发明工作状态下的主视图；

图2为本发明工作面俯视图；

图3为本发明钻进测试装置主视图；

图4为本发明钻进测试装置左视图；

图5为本发明滑动装置的主视图

图6为图5的俯视图。

附图标记含义如下：1-驱动装置，2-油箱，3-电机，4-钻杆，5-动力链条，6-动力头，7-轨道立柱，8-操作系统，9-废渣收集池，10-工作平面，11-地脚，12-钻杆限位板，13-钻进测试装置，14-螺纹接口，15钢板框架，16-测试千斤顶组，17-进水管，18-排水管，19-泥浆泵，20-吸渣口，21-环形集渣槽，22-铣槽轮，23-油缸，24-主切削刀盘，26-水箱，27-液压泵，28-压力传感器，29-水泵，30-千斤顶液压泵。31-滑动装置，32-管路滑槽，33-外滑动套板，34-内滑动板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

驱动装置1承载整台设备所需的行进和作业时的动力，油箱2、电动机3、操作系统8、废渣收集池9、钻杆限位板12、水箱26、千斤顶液压泵30均安装在工作平面10上，稳固地脚11装在工作平面10的底部。千斤顶液压泵30与液压千斤顶组16相连，液压泵27与油箱2相连。液压泵27与铣槽轮22通过油路相连接并为铣槽轮22提供动力。主切削刀盘24与钻杆4通过螺纹相连接，主切削刀盘24和铣槽轮22配合掘进。液压千斤顶组16和钢板框架通过螺栓连接。管路滑槽32的两端与钢板框架15螺纹连接。动力头6和油箱2相连。工作平面10上设有废渣收集池9，排水管18与废渣收集池9相连。

一种水平向地基承载力测试设备，包括工作平面、钻杆、轨道立柱7、动力链条5、动力头6、钻进测试装置13，轨道立柱7上设有动力链条5，动力头6位于动力链条5上，动力头6与钻杆4相连，钻杆4的下端设有钻进测试装置13；钻进测试装置13包括测试装置和掘进装置，掘进装置位于测试装置的下方，测试装置包括钢板框架15、液压千斤顶组16、压力传感器28，钢板框架15内部设有液压千斤顶组16，压力传感器28设置在液压千斤顶组16的伸缩端端部。

钢板框架15的内部设有至少两层滑动装置31，滑动装置31包括外滑动套板33、内滑动板34、管路滑槽32，外滑动套板33中设有内滑动板34，外滑动套板33和内滑动板34均位于管路滑槽32上。

掘进装置包括主切削刀盘24、铣槽轮22，钻杆4的下端设有主切削刀盘24，钻杆4下方两侧对称设有铣槽轮22，主切削刀盘24位于铣槽轮22的下方。

它还包括给水排水系统，给水排水系统包括水泵29、泥浆泵19、吸渣口20，铣槽轮22的上方设有吸渣口20和环形集渣槽21，水泵29的进水管17通入环形集渣槽21中，吸渣口20与泥浆泵19相连，泥浆泵19与排水管18相连。

轨道立柱7的下方设有油缸23。轨道立柱由油缸23进行工作姿态的调整和校核，轨道立柱7可以上下旋转90度。进行作业时，油缸23通过推力将导轨立柱7调整至竖直状态；当作业完成时，油缸23回油，导轨立柱7置于水平位置。油缸（23）与液压泵（27）相连。

工作平面10上设有钻杆限位板12，钻杆4位于钻杆限位板12中。工作平面10的下方四角分别设有稳固地脚11。它还包括驱动装置1，驱动装置1位于工作平面10的前端。

工作时，设备到达作业位置之后，放下稳固地脚11，操纵操作系统8，使得油缸23调整导轨立柱7的工作姿态到目标位置，安装钻进测试装置13在工作面10的底部并与钻杆4相连接.启动驱动装置1，操纵操作系统8使得电动机3工作从而带动液压泵27进行供油，动力链条5向下进给，推动钻杆4，同时驱动主切削刀盘24和铣槽轮22进行掘进。试验过程中所产生的孔是一个矩形孔，孔径为200mmx300mm。

当掘进到达指定深度时，操纵操作系统8,停止主切削刀盘24和铣槽轮22工作，启动千斤顶液压泵30，测试千斤顶组16水平向工作，推动钢板框架15对土体进行挤压，同时千斤顶组16顶部的压力传感器28工作，控制和观察得到的行程实施水平地基承载力测试的试验数据。实验结束，释放压力，千斤顶组16回程。动力头6返程提出钻杆4，完成整个试验过程。

排水抽渣的过程：渣土在主切削刀盘24和铣槽轮22的互相作用下进入吸渣口22，启动水泵29将水通过进水管17注入环形集渣槽21，由泥浆泵19吸出，通过排水管18将渣土混合液排出，收集至废渣收集池9中。

实施例1.钢板框架15的内部设有两层滑动装置31，将钢板框架15内部分为三个测试工作区，其中a区、c区是两个去除边界效应区，b区是中间测试区。实验时，a区、b区、c区内部的测试千斤顶组16同时向两侧施加压力，得到实验数据。为了使试验所得数据更具有真实性，因此取中间测试区（b区）的数据作为最终实验数据。