一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置及方法与流程

本发明属于湿陷性黄土，具体涉及一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置及方法。

背景技术：

1、桩基布设在土体中，一般情况下上部荷载作用于桩端桩土之间产生相对位移，桩周土的沉降速率将远远小于桩的沉降速率，此时桩所承受的侧摩阻力向上，即为正摩阻力也就是常说的桩侧摩阻力，然而在某些特殊情况下，桩周土的沉降速率远大于桩的沉降速率，此时桩所承受的侧摩阻力向下，即为负摩阻力，负摩阻力对桩基有严重的削弱作用，尤其是在湿陷性黄土的区域尤为严重。

2、湿陷性黄土在我国分布较广，主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区以团没及河南顷或贺西部，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等地局部也有发现，其具有低湿和高孔隙率，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小，但当受水浸湿后，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低，桩基工程中桩侧负摩阻力所产生的下拽力可能引起桩体破坏，桩基不均匀下沉等，严重影响建筑物的安全。

3、目前，市场上缺少可以检测出桩基负摩阻力在湿陷性黄土中产生的阻力变化的装置，使得工人在湿陷性黄土区域没有经过实验就进行施工，容易导致桩基过长，造成材料浪费、不环保的问题，并且，盲目地减少桩长，容易导致建筑物出现过渡沉降的情况，造成安全隐患，因此，需要一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置及方法来解决此问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置及方法。

2、为达上述目的，本发明提供了一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，包括实验箱，所述实验箱内从上往下依次水平设有黄土层与滤水层，所述黄土层上竖直插设有若干试验桩，所述试验桩上设有应力应变传感器，所述试验桩的下端固定在所述黄土层内，所述实验箱的左侧位于所述黄土层处设有进水管，所述进水管位于所述试验桩下方。

3、进一步的，所述黄土层内的中下部设有输水管，所述输水管一端与所述进水管连通，且另一端封闭设置，所述输水管位于所述试验桩下方，所述输水管的外侧壁上均匀开设有若干出水孔。

4、进一步的，所述输水管为s形均匀铺设在所述黄土层内。

5、进一步的，所述实验箱右侧位于所述滤水层处设有出水管。

6、进一步的，所述实验箱的内底壁左高右低倾斜设置，所述滤水层的上表面保持水平。

7、进一步的，所述实验箱上表面的右侧固定连接有竖向的支撑杆，所述支撑杆上端转动连接有横向的伸缩杆，所述伸缩杆远离所述支撑杆一端的底部设有距离传感器。

8、进一步的，若干所述试验桩依次按照梅花形排列设置。

9、进一步的，相邻的所述试验桩之间的间距为1.5-2米。

10、一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验方法，包括如下步骤：

11、s1：先在实验箱内设置黄土层与滤水层，在黄土层的中下部预埋安装上输水管，输水管铺设呈s形，且输水管开口的一端与实验箱上的进水管连通，再在黄土层上按照梅花形依次插入若干试验桩，相邻的试验桩之间的间距为1.5-2米，即可构建完成湿陷性黄土沉降中试验桩的负摩阻力检测的试验场地；

12、s2：实验时，先通过距离传感器在黄土层上方的一个高度位置进行距离测量并记录，然后打开进水管处的水阀，使水经过进水管流入到输水管中，在输水管内通过出水孔均匀流出到黄土层内，黄土层在吸收了输水管中流出的水后向下沉陷，试验桩上的应力应变传感器将黄土层湿陷沉降中对试验桩造成的应力当做输入信号，并且转化为输出信号传送到计算机系统中进行记录；

13、s3：当输水管中流出的水量过多时，多出来的水向下流到滤水层内，然后通过滤水层处的出水管流出，其中，实验箱的内底壁左高右低倾斜设置，使滤水层处多余的水快速流到出水管处，通过出水管流出；

14、s4：当黄土层沉降完后，再通过距离传感器在同一水平高度的位置对黄土层湿陷沉降的距离进行测量，然后传送到计算机系统中进行记录，测量完成后，用第一次的测量距离-第二次的测量距离＝黄土层湿陷沉降的距离，将黄土层湿陷沉降的距离记录下来，其中，通过控制伸缩杆自身进行伸缩，以及伸缩杆与支撑杆之间的转动，可以在黄土层上进行同一水平高度的多次不同位置的黄土层湿陷沉降的距离测量，使得测量数据更加准确；

15、s5：当将应力应变传感器与距离传感器中的测量数据均测量并记录到计算机系统中后，将实时采集到数据通过计算机算法进行模拟，即完成湿陷性黄土沉降中试验桩的负摩阻力检测的模拟试验。

16、本发明的优点是：

17、1、本发明通过实验数据采集，结合数值模拟，总结试验桩的负摩阻力在湿陷性黄土中产生的阻力变化情况和规律，以此使该类型桩基在重度湿陷性黄土地区施工时通过减少桩侧摩阻力进而合理减少设计桩长，有效减少桩身钢筋、混凝土用量，节约材料，同时防止建筑物出现过渡沉降，提高建筑物的安全性。

18、2、该装置可对单桩进行试验，也可对群桩进行试验，能够实现群桩上不均匀载荷在湿陷性黄土固结过程中群桩桩身负摩阻力的变化规律，实际工程中部分都是群桩，根据变化规律去对实际工程进行指导。

19、3、本发明结构简单，试验操作难度低。

20、下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

技术特征：

1.一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：包括实验箱(1)，所述实验箱(1)内从上往下依次水平设有黄土层(2)与滤水层(3)，所述黄土层(2)上竖直插设有若干试验桩(4)，所述试验桩(4)上设有应力应变传感器(5)，所述试验桩(4)的下端固定在所述黄土层(2)内，所述实验箱(1)的左侧位于所述黄土层(2)处设有进水管(6)，所述进水管(6)位于所述试验桩(4)下方。

2.如权利要求1所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：所述黄土层(2)内的中下部设有输水管(7)，所述输水管(7)一端与所述进水管(6)连通，且另一端封闭设置，所述输水管(7)位于所述试验桩(4)下方，所述输水管(7)的外侧壁上均匀开设有若干出水孔(8)。

3.如权利要求2所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：所述输水管(7)为s形均匀铺设在所述黄土层(2)内。

4.如权利要求1所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：所述实验箱(1)右侧位于所述滤水层(3)处设有出水管(9)。

5.如权利要求4所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：所述实验箱(1)的内底壁左高右低倾斜设置，所述滤水层(3)的上表面保持水平。

6.如权利要求1所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：所述实验箱(1)上表面的右侧固定连接有竖向的支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上端转动连接有横向的伸缩杆(11)，所述伸缩杆(11)远离所述支撑杆(10)一端的底部设有距离传感器(12)。

7.如权利要求4所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：若干所述试验桩(4)依次按照梅花形排列设置。

8.如权利要求5所述的一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置，其特征在于：相邻的所述试验桩(4)之间的间距为1.5-2米。

9.一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种湿陷性黄土中桩基的负摩阻力检测试验装置及方法，属于湿陷性黄土技术领域，包括实验箱，实验箱内从上往下依次水平设有黄土层与滤水层，黄土层上竖直插设有若干试验桩，试验桩上设有应力应变传感器，试验桩的下端固定在黄土层内，实验箱的左侧位于黄土层处设有进水管，进水管位于试验桩下方，本发明通过实验数据采集，结合数值模拟，总结试验桩的负摩阻力在湿陷性黄土中产生的阻力变化情况和规律，以此使该类型桩基在重度湿陷性黄土地区施工时通过减少桩侧摩阻力进而合理减少设计桩长，有效减少桩身钢筋、混凝土用量，节约材料。同时防止建筑物出现过渡沉降，提高建筑物的安全性。

技术研发人员：张兆吉,王志中,李延京,樊昊华,李磊
受保护的技术使用者：中建新疆建工（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15