和排气帽12;
[0061 ]在压力室2上设置有圆孔2.1，在铜塞5内部设置有排气孔5.1，在底座3内部设置有排水孔3.1;
[0062]其位置和连接关系是:
[0063]底座3、压力室2和压头I自下而上依次连接组成外部结构，起支撑和侧限作用；
[0064]下透水石8、土样7、上透水石6、铜塞5、压力传感器4自下而上依次连接组成内部结构，起渗水、过滤和测量作用；
[0065]铜塞5与压力室2的接触处设置有密封圈11，底座3上部与压力室2连接处设置有密封圈11，起密封作用；
[0066]排水孔3.1与外部相连处设置有排水阀9，起排水或止水的作用；
[0067]排水阀9上部设置有保险环10;
[0068]排气帽12可旋入排气孔5.1内，起排气或封闭作用。
[0069]2、功能部件
[0070]01)压头 I
[0071]压头I为一种钢制倒凸字形的双圆块，刚度大，下圆块设置有外螺纹，和压力室2顶部内螺纹适配，可旋入压力室2顶部。
[0072]02)压力室 2
[0073]压力室2是一种不锈钢制的圆筒，顶部设置有内螺纹，可使压头I旋入;压力室2上对应排气孔5.1的位置处设置有圆孔2.1，方便排气帽12的使用;压力室2的长度根据内部结构的尺寸而定，内径和土样7的外径适配，有足够的壁厚提供侧限；
[0074]圆孔2.1位于压力室2侧壁，位置与排气孔5.1对应，圆孔的大小需方便排气帽12的使用。
[0075]03)底座 3
[0076]底座3呈凸字形，上部为圆柱体，下部为圆盘，底座的设计可保证装置在荷载试验时的稳定性；
[0077]在圆柱体顶部的侧壁设置有凹槽，凹槽内放置有密封圈11;
[0078]在圆柱体内部设置有排水孔3.1，土样7在压缩时可从排水孔3.1排水；
[0079]排水孔3.1外接排水阀9，排水阀9上设置有保险环10，避免压力室2大位移时对装置产生破坏；
[0080]排水孔3.1位于底座3内部，在土样7压缩时可排水，排水孔3.1出口处连接排水阀9。
[0081 ] 04)压力传感器4
[0082]压力传感器4是一种通用器件，安装于铜塞5和压头I之间，可实时采集荷载数据。
[0083]05)铜塞 5
[0084]铜塞5为一种铜质圆柱体，侧壁的下方设置有凹槽，放置有密封圈11;底面直径与压力室2的内径适配，具有一定高度可保证刚度；
[0085]排气孔5.1设置在铜塞5内部，排气孔5.1的出口与圆孔2.1对应，排气孔5.1的出口处设置有螺纹，方便排气帽12旋入。
[0086]06)上透水石6
[0087]上透水石6为通用部件，设置在土样7的上端部，直径与压力室2的内径适配，可过滤空气，防止土样7中的土颗粒堵塞排气孔5.1。
[0088]07) 土样 7
[0089]土样7为室内配制的圆柱体试样，密度、含水率与现场土塞的实际情况相符，底面直径与压力室2的内径适配，土样7的高度与直径的比值为2。
[0090]08)下透水石8
[0091]下透水石8为通用部件，设置在土样7的下端部，直径与压力室2的内径适配，起渗透和过滤作用。
[0092]09)排水阀9
[0093]排水阀9为通用部件，设有快速接口，与排水孔3.1连接，可控制装置内的排水和止水。
[0094]10)保险环10
[0095]保险环10是底座3自身结构的一部分，形状为外凸的圆环，保险环10设置在排水阀9上部，可避免压力室2大位移时对装置产生破坏。
[0096]11)密封圈 11
[0097]密封圈11为橡胶材质，分别设置在铜塞5与压力室2的接触处和底座3上部与压力室2的连接处。
[0098]12)排气帽 12
[0099]排气帽12端部设置有外螺纹，直径与排气孔5.1内径适配，可旋入排气孔5.1内。
[0100]3、工作机理
[0101]土样的制作以密度、含水率为控制指标，来模拟现场土塞的实际情况;在试验中，将装置放在土工三轴试验加载系统内，在荷载的作用下，压力室2相对底座3向下移动压缩土样7;试验分为排水和不排水条件下的土塞压缩试验。
[0102]在实验中，运用压力传感器4、荷载位移传感器B和孔压传感器A同步采集数据，可得到在排水和不排水条件下，摩阻力随土塞压缩时的变化规律，并得到在不排水条件下，孔压随土塞压缩时的变化规律。
【主权项】
1.一种模拟开口式管粧沉粧过程中产生土塞效应的试验装置，其特征在于: 包括压头(I)、压力室(2)、底座(3)、压力传感器(4)、铜塞(5)、上透水石(6)、土样(7)、下透水石(8)、排水阀(9)、保险环(10)、密封圈(11)和排气帽(12); 在压力室(2)上设置有圆孔(2.1)，在铜塞(5)内部设置有排气孔(5.1)，在底座(3)内部设置有排水孔(3.1); 其位置和连接关系是: 底座(3)、压力室(2)和压头(I)自下而上依次连接组成外部结构，起支撑和侧限作用； 下透水石(8)、土样(7)、上透水石(6)、铜塞(5)、压力传感器(4)自下而上依次连接组成内部结构； 铜塞(5)与压力室(2)的接触处设置有密封圈(11)，底座(3)上部与压力室(2)连接处设置有密封圈(11); 排水孔(3.1)与外部相连处设置有排水阀(9); 排水阀(9)上部设置有保险环(10); 排气帽(12)可旋入排气孔(5.1)内。
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟开口式管桩沉桩过程中产生土塞效应的试验装置，涉及土力学桩基工程技术。本装置是：底座、压力室和压头自下而上依次连接组成外部结构，起支撑和侧限作用；下透水石、土样、上透水石、铜塞、压力传感器自下而上依次连接组成内部结构，起渗水、过滤和测量作用；铜塞与压力室的接触处设置有密封圈，底座上部与压力室连接处设置有密封圈，起密封作用。本装置可以模拟开口式管桩沉桩过程中产生的土塞效应，运用压力传感器和荷载位移传感器同步采集数据，得到在排水和不排水条件下摩阻力随土塞压缩时的变化规律，而且标准统一，可实现多次工业复制。
【IPC分类】G01N33/24
【公开号】CN205263085
【申请号】CN201521112544
【发明人】朱长歧, 刘海峰, 吴文娟, 王星, 朱初初, 秦月
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月29日