一种多功能桩基模拟试验箱的制作方法

本实用新型属于土木工程中的桩基工程技术，具体涉及一种多功能桩基模拟试验箱。

背景技术：

近年来随着高层、超高层建筑的兴建，桩基础因其承载力高，变形小等特点得到了越来越多的重视。前人多集中于对理论的研究，但由于假设条件太多，有时对于同一桩长，同一桩径的基桩，不同理论公式得到承载力和沉降相差甚远。原位试验由于场地条件或机械设备的限制有时无法实施，而且绝大多数原位试验都是在特定场地进行的某一桩长、桩径的研究，难以对桩基进行系统的研究，对于群桩的原位试验几乎没有。

因此，在满足模型试验相似理论的基础上进行桩基模型试验不失为研究桩基的有效方法。周晓龙通过研究，发明了一种可变参数超长桩有效桩长研究模拟试验箱(专利号：ZL201510195754.1)，但该发明没有考虑不同桩端处地基土弹性模量的问题，也没对桩周土和桩端的沉降进行监测。对于桩基特别是超长桩模型试验完成后，如何方便的取出地基土进行下一组试验也没进行探究。目前的模型试验，基本没有考虑不同基桩底部桩端土的变化，也没有考虑同一组试验中桩长、桩距等条件的变化。其实这些都是优化基础工作性状，减小建筑物沉降差异性的重要课题。另外试验中由于填土等操作，桩端不可避免的会脱离原来设定的位置从而造成桩距的改变，这样会给试验结果带来误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的为了克服上述现有技术的不足，提供一种多功能桩基模型试验箱，其结构简单，操作便捷，可重复使用，并且可以提高试验精确度。

本实用新型采用的技术方案为：一种多功能桩基模拟试验箱，包括箱体、可卸式螺丝、调节器和模拟桩；

所述箱体由钢化玻璃板和角钢组合而成，箱体的前侧为可开关的钢化玻璃门，钢化玻璃门两边分别设有合页和插销，箱体的两个侧壁上设有排水孔，排水孔内侧安装过滤网，箱体的底板预留孔洞并安装可卸式螺丝；

所述调节器内置弹簧和位移传感器，调节器通过其底端设有的内嵌式螺纹固定在所述可卸式螺丝上，所述模拟桩放置在弹簧的上面，位移传感器外接电脑。

作为优选，所述钢化玻璃门上标有水平刻度线，可用于观察地基土的分层填筑和沉降。

作为优选，所述箱体底板绘制有坐标刻度线，坐标刻度线上预留孔洞供可卸式螺丝固定。

本实用新型所述钢化玻璃门可打开，以用于试验完卸土，所述的调节器按试验要求，内部可放置不同刚度的弹簧来模拟桩端土弹性模量，并且有内嵌式螺纹，可用于固定在箱底板的可卸式螺丝上，弹簧下部安装位移传感器，并且连接电脑实时采集数据。所述的可卸式螺丝可按试验要求固定于箱体底板上。

本实用新型的有益效果：

(1)箱体的前侧钢化玻璃板做成可打开的门以优化布桩，并可以在试验完成后方便取出箱体中的地基土，特别箱体较高时，门的优势更为突出；

(2)箱体的前侧钢化玻璃门上绘制有水平刻度线，在填筑地基土时，可以在填筑到一定标高时进行分层夯实，这样有利于控制地基土的密实度，并且在对桩基进行加载的同时观察地基土的沉降；

(3)箱体底板绘制有坐标刻度线，每个坐标点都可用于固定螺丝，调节器可旋拧于螺丝上，这样的好处在于可以简化布桩，减小填筑地基土过程中对群桩桩距的影响；

(4)箱体的左右侧壁留有排水孔，并且侧壁内侧安装有过滤网，在用黏土、粉土等模拟地基土时，用于地基固结排水；

(5)调节器可根据需要选用不同的直径和长度，当桩长较短时就选用较长的调节器，保证加载装置对桩体进行加载。特别是对群桩中有长短桩的情况，可预先在不同的位置安装不同长度的调节器，再在其上放置桩体；

(6)调节器内置弹簧和位移传感器，根据各基桩桩端土的弹性模量选取弹簧，特别在场地存在孤石、溶洞等情况时，可能在个别基桩桩端存在“异常”状况，此时调节器的作用对合理模拟群桩承载力性状至关重要；位移传感器连接电脑，可以实时采集每级荷载桩端沉降情况。

附图说明

图1是本实用新型多功能桩基模拟试验箱结构图；

图2是本实用新型调节器示意图；

图中标记：1.模拟桩、2.弹簧、3.位移传感器、4.调节器、5.可卸式螺丝、6.合页、7.水平刻度线、8.插销、9.过滤网、10.排水孔、11.角钢、12.钢化玻璃板、13.坐标刻度线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明：

如图1和2所示，一种多功能桩基模拟试验箱，包括箱体、可卸式螺丝5、调节器4和模拟桩1；所述箱体由钢化玻璃板12和角钢11组合而成，箱体的前侧为可开关的钢化玻璃门，钢化玻璃门两边分别设有合页6和插销8，箱体的两个侧壁上设有排水孔10，排水孔10内侧安装过滤网9，箱体的底板预留孔洞并安装可卸式螺丝5；

所述调节器4内置弹簧2和位移传感器3，调节器4通过其底端设有的内嵌式螺纹固定在所述可卸式螺丝5上，所述模拟桩1放置在弹簧2的上面，位移传感器3外接电脑。所述钢化玻璃门上标有水平刻度线7，所述箱体底板绘制有坐标刻度线13。

调节器4中的弹簧2是按试验要求模拟不同桩端地基土弹性模量而进行设计的，实验前将设计好刚度的弹簧2放入调节器4中，然后将模拟桩1放置于弹簧2之上。位移传感器3内置于调节器4之中，在模拟桩1上施加荷载时，位移传感器3连接电脑进行实时采集数据；

在填筑地基土前，先将箱体前侧钢化玻璃门用插销8锁上，再分层填筑地基土，填筑的同时注意观察钢化玻璃门上的水平刻度线7，当填筑到一定高度时进行夯实，夯实到一定高度再进行填筑，如此反复；

在地基土静置固结过程，地基土中的水可通过箱体左右侧壁上的排水孔10进行排水，而安装在钢化玻璃板内侧的过滤网9则可以防止土颗粒随着水渗出试验箱。

试验模拟步骤如下：

(1)将螺丝按试验方案桩距要求固定在箱体的底板上，安装螺丝时可直接按底板上的坐标系来确定距离大小，无需测量；

(2)按试验方案要求，选择不同直径和长度的调节器安装在相应的螺丝上；

(3)按试验方案要求，选择相应刚度的弹簧置于相应的调节器中，再将模拟桩放置于相应的调节器弹簧上；

(4)将箱体的前门关上，并用插销锁好，然后进行填筑地基土。此过程按一般试验习惯，当地基土填筑到30cm时，用震动夯板进行夯实，具体夯实到何种程度可由地基土下降的高度和试验箱填土面积计算得到的地基土密实度确定，然后再进行填筑30cm地基土，再进行夯实，如此反复。由于箱体前侧玻璃板绘制有水平刻度线，所以过程中无需用尺子测量高度；

(5)按照试验要求将填筑好的地基土静置一段时间，期间地基土固结排水，渗出的水通过箱体左右钢化玻璃板上的排水孔排出；

(6)对桩基进行加载，每进行一级加载完成时，通过桩身应变片(未标)、位移传感器连接电脑采集数据，并且可通过箱体前侧玻璃板的水平刻度线测量地基土的沉降量。

以上结合附图对本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本实用新型的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围内。