方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型的制作方法

本实用新型属于建筑领域，涉及一种软土中静压桩挤土效应试验模型，特别是一种方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型。

背景技术：

自2002年浙江省颁布了《先张法预应力混凝土管桩建筑标准图集》(2002浙G22)以来，预应力管桩由于具有施工速度快、环境无污染、造价相对较低的优点而被广泛应用，地处城区的预应力管桩基础工程要求采用静压法施工，沿海地区大部分属软弱土质，其地质构造一般为表层1米左右厚的耕植土或杂填土，表层土以下1～2米厚的粘土，粘土下为几十米厚的淤泥土或淤泥质土，淤泥层下为砾砂或风化岩，这种地质采用静压法施工，其挤土效应大、入持力层深度小，经常会出现桩上浮、桩偏位大、道路地面开裂等质量安全问题。

为研究静压桩挤土效应，传统的做法是跑到施工单位进行研究。但上述的做法存在一个问题：施工单位的静压桩是不能挪动的，导致整个研究过程既不方便，而且给研究人员也带来了一定的压力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型，包括顶部敞开的模型箱，模型箱内平铺有泥土层，且泥土层延伸至模型箱的上半部分，泥土层包括多个软土层和多个硬土层，软土层和硬土层的数量相同，且软土层和硬土层自上而下交替分布，泥土层内竖直插有模拟桩，且模拟桩的上端伸出泥土层，其特征在于，本试验模型还包括一顶部敞开的盒体，模型箱的下半部分设于盒体内，且模型箱与盒体相固定，模型箱的外侧壁和盒体的内侧壁之间形成一环状间隙，所述的盒体的底壁上固定有万向滚珠，万向滚珠有四颗且分布在盒体的四周，盒体的左、右两侧均设有呈L形的支架，两支架位置正对且均位于盒体的外侧，每个支架均包括竖直设置的固定部和水平设置的支撑部，且固定部通过螺丝与盒体固定，每个支撑部均沿竖直方向贯穿有螺纹孔，两螺纹孔内均螺接有螺杆，螺杆的上、下两端均伸出螺纹孔，且螺杆的下端固定有防滑块。

试验时，防滑块的下侧与接触面紧密接触形成较大的摩擦，以限制整个试验模型滑动；当需要移动试验模型的位置时，上旋螺杆以带动防滑块上移，使整个试验模型只通过万向滚珠支撑，此时，便可轻松地推动整个试验模型前进至指定位置；当到达指定位置后，下旋螺杆使防滑块的下侧重新与接触面紧密接触形成较大的摩擦以定位试验模型。

通过旋转螺杆便可控制整个试验模型被定位或者是能够被轻松推动，具有使用方便的优点。

通过在模型箱的外侧壁和盒体的内侧壁之间形成一环状间隙，以有效减少模型箱与盒体的接触面积，从而降低盒体受到的作用力(该作用力由碰撞时产生)传递到模型箱上的量，以确保实验数据的准确性。

在上述的方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型中，所述的盒体和模型箱均呈长方体，所述的环状间隙内设有呈矩形环状的橡胶环，橡胶环的内、外两侧壁分别与模型箱的外侧壁和盒体的内侧壁相贴靠，且该橡胶环的下端面与盒体的内底壁相贴靠。

在模型箱和盒体之间填充橡胶环，这样便可通过橡胶环的弹性形变来吸附掉盒体受到的作用力，从而进一步降低该作用力传递到模型上的量，使实验数据的准确性得到进一步的保障。

在上述的方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型中，所述的橡胶环的外侧壁上开设有呈环状的压溃槽，压溃槽至少有两个且沿橡胶环的轴向均布。

在橡胶环的外表面制有压溃槽，以提高橡胶环形变的灵敏度，使橡胶环能够更高效地吸收作用力，来确保实验数据的准确性。

在上述的方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型中，所述的模型箱的底壁和盒体的内底壁均为平面且两者贴靠在一起，模型箱通过焊接的方式与盒体相固定，所述的盒体的内底壁上设有缓冲槽，缓冲槽内嵌有橡胶块，且橡胶块的上侧面与模型箱的底壁相抵。

在橡胶块的作用下，以进一步减少作用力传递到模型箱上的量，来提高实验数据的准确性。

在上述的方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型中，所述的防滑块的上侧面上具有管状凸起，螺杆的下端插在凸起内且两者通过焊接的方式固定在一起。

螺杆的下端插在凸起内，起预定位的效果，使后续焊接的过程精准稳定地进行，从而确保螺杆和防滑块连接的稳定性。

与现有技术相比，本方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型具有以下优点：

1、通过旋转螺杆便可控制整个试验模型被定位或者是能够被轻松推动，具有使用方便的优点。

2、橡胶环和橡胶块组合在一起，将模型箱包裹住，从而有效缓冲掉盒体传递过来的作用力，继而有效确保实验数据的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A处的放大结构示意图。

图3是观察板的结构示意图。

图4是模型箱的俯视结构示意图。

图5是模拟桩的结构示意图。

图中，1、模型箱；1a、底板；1b、框架；1c、观察板；1c1、通孔；2、泥土层；2a、软土层；2b、硬土层；3、模拟桩；4、数码相机；5、盒体；6、万向滚珠；7、螺杆；8、防滑块；8a、凸起；9、支架；9a、固定部；9b、支撑部；10、螺栓；11、玻璃垫片；12、彩砂标识线；13、标识点；14、橡胶环；14a、压溃槽；15、橡胶块。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本方便移动的软土中静压桩挤土效应试验模型由模型箱1、泥土层2、模拟桩3、数码相机4、盒体5、万向滚珠6、螺杆7、防滑块8、支架9等组成。其中，万向滚珠6是现有的产品，其能够在市场上买到。

具有来说，模型箱1呈矩形，且在实际产品中，其长度为100cm，宽度为60cm，高度为120cm。如图1所示，模型箱1的顶部敞开、底部封闭，也就是说，该模型箱1具有底壁和围绕在底壁四周的四个侧壁。其中，四个侧壁中的其中一个侧壁由透明玻璃材料制成。

在本实施例中，如图1和图4所示，模型箱1包括底板1a、呈凵形的框架1b以及设于底板1a一侧且由透明玻璃制成的观察板1c。其中，框架1b套在底板1a上且两者通过焊接的方式固定在一起；框架1b和底板1a均与观察板1c紧密贴靠以使这三者共同围成模型箱1的内腔，此时，底板1a为模型箱1的底壁，框架1b和观察板1c为模型箱1的侧壁；观察板1c和框架1b固定在一起，两者的具体连接方式如下：框架1b的两端面上均设有螺栓孔，观察板1c上对应设有与螺栓孔数量相同的通孔1c1，且观察板1c通过杆部穿过通孔1c1并旋入螺栓孔内的螺栓10与框架1b相固定。在本实施例中，位于同一端面上的螺栓孔的数量有多个，通孔1c1和螺栓10的数量与螺栓孔相同且位置一一对应，以确保观察板1c和框架1b连接的稳定性。

进一步说明，模型箱1的底壁的厚度均大于模型箱1的四个侧壁的厚度；每根螺栓10的杆部上均套有玻璃垫片11，且玻璃垫片11的两端面分别与螺栓10的头部以及观察板1c远离框架1b的这一侧壁相抵。通过设置玻璃垫片11，以隔开螺栓10的头部和观察板1c，从而避免螺栓10头部所携带的预紧力直接作用在观察板1c上，这样便可有效避免观察板1c在安装时受损。

如图1所示，模型箱1内平铺有泥土层2，且泥土层2延伸至模型箱1的上半部分。泥土层2包括多个软土层2a和多个硬土层2b，软土层2a和硬土层2b的数量相同，且软土层2a和硬土层2b自上而下交替分布。泥土层2的具体制作方式如下：软土层2a的材料为橡胶粉，硬土层2b的材料为粉砂，为保证填土均匀，装填时逐层填铺，每6cm厚度为一层，每层土填铺时，先将同等质量的土采用落雨式撒土方法将土均匀撒入，然后将土平面找平，用击实仪将土击实至指定高度，以保证每层填土密度相同。填铺完毕后静置24小时后开始试验。实际产品中，硬土层2b和软土层2a的数量均至少为7层，但均小于10层。

进一步说明，如图3所示，由透明玻璃材料制成的这一侧壁的外表面上设有彩砂标识线12，该彩砂标识线12的数量与软土层2a的数量相同且位置分别对准软土层2a和硬土层2b的交接处，用于测定泥土层2的位移。

模拟桩3呈圆管状且由有机玻璃管制成。如图1所示，模拟桩3的底部封闭且其底壁为平面。模拟桩3的外表面通过砂纸摩擦以产生粗糙度。模拟桩3的下端竖直插入到泥土层2内，模拟桩3的上端位于泥土层2外，且模拟桩3的上端的长度占模拟桩3的总长度的四分之一。在实际产品中，模拟桩3的长度为80cm，其外径为40mm,内径为30mm；模拟桩3插入到泥土层2内的长度为60cm。

如图5所示，模拟桩3的上端与观察板1c正对的一侧绘制有标识点13，标识点13有多个且沿模拟桩3的轴向均布。实际操作时可以通过标记笔或者是通过锥尖按压的方式形成标识点13。模型箱1的外侧设有数码相机4，且数码相机4的取景框对准模拟桩3上的标识点13。使用时，数码相机43每隔几秒钟(时间是固定值，比如3s、5s等)便会自动拍摄一张照片，通过对比不同照片所展示的标识点13的位置，便可计算出模拟桩3下沉的速度。其中，数码相机4自动拍照这一功能是现有的，在这不做详细介绍。在实际操作时，相邻两个标识点13的距离为6cm，数码相机4每隔5s拍摄一张照片。

如图1所示，盒体5呈矩形且设于模型箱1的正下方。模型箱1的下半部分设于盒体5内，此时，模型箱1的底壁和盒体5的内底壁贴靠在一起。进一步说明，模型箱1的底壁和盒体5的内底壁均为平面，且优选模型箱1和盒体5焊接固定在一起，以提高模型箱1和盒体5连接的牢靠性。

盒体5的实际尺寸为长度110cm，宽度70cm，高度20cm，即此时，盒体5的内侧壁和模型箱1的外侧壁之间形成一环状间隙。如图1和图2所示，环状间隙内设有呈矩形环状的橡胶环14，橡胶环14的内、外两侧壁分别与模型箱1的外侧壁和盒体5的内侧壁相贴靠，且该橡胶环14的下端面与盒体5的内底壁相贴靠；盒体5的内底壁上设有缓冲槽，缓冲槽内嵌有橡胶块15，且橡胶块15的上侧面与模型箱1的底壁相抵。橡胶环14和橡胶块15组合在一起，将模型箱1包裹住，从而有效缓冲掉盒体5传递过来的作用力，继而有效确保实验数据的准确性。进一步说明，橡胶环14的外侧壁上开设有呈环状的压溃槽14a，压溃槽14a至少有两个且沿橡胶环14的轴向均布。

万向滚珠6设于盒体5的底部，万向滚珠6有四个且分布在盒体5的四周。每个万向滚珠6的底座均通过焊接或者是螺丝固定的方式与盒体5的底部相固定，以较好的支撑起整个试验模型。

支架9有两个且分别设于盒体5的左侧和右侧。两支架9位置正对且均位于盒体5的外侧。如图2所示，每个支架9均包括竖直设置的固定部9a和水平设置的支撑部9b，且固定部9a和支撑部9b为一体式结构。其中，固定部9a通过螺丝与盒体5固定；每个支撑部9b均沿竖直方向贯穿有螺纹孔，两螺纹孔内均螺接有螺杆7，螺杆7的上、下两端均伸出螺纹孔，且螺杆7的下端固定有防滑块8。进一步说明，防滑块8的上侧面上具有管状凸起8a，螺杆7的下端插在凸起8a内且两者通过焊接的方式固定在一起，以方便螺杆7和防滑块8的组装。

试验时，防滑块8的下侧与接触面紧密接触形成较大的摩擦，以限制整个试验模型滑动；当需要移动试验模型的位置时，上旋螺杆7以带动防滑块8上移，使整个试验模型只通过万向滚珠6支撑，此时，便可轻松地推动整个试验模型前进至指定位置；当到达指定位置后，下旋螺杆7使防滑块8的下侧重新与接触面紧密接触形成较大的摩擦以定位试验模型。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。