本實用新型屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置。

背景技術(shù)：

自2002年浙江省頒布了《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集》(2002浙G22)以來，預(yù)應(yīng)力管樁由于具有施工速度快、環(huán)境無污染、造價相對較低的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，地處城區(qū)的預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)工程要求采用靜壓法施工，沿海地區(qū)大部分屬軟弱土質(zhì)，其地質(zhì)構(gòu)造一般為表層1米左右厚的耕植土或雜填土，表層土以下1～2米厚的粘土，粘土下為幾十米厚的淤泥土或淤泥質(zhì)土，淤泥層下為礫砂或風(fēng)化巖，這種地質(zhì)采用靜壓法施工，其擠土效應(yīng)大、入持力層深度小，經(jīng)常會出現(xiàn)樁上浮、樁偏位大、道路地面開裂等質(zhì)量安全問題。

為研究靜壓樁擠土效應(yīng)，傳統(tǒng)的做法是跑到施工單位進(jìn)行研究。但上述的做法既不方便，而且沒辦法一直觀察靜壓樁的變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種能模擬擠土效應(yīng)的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置。

本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置，其特征在于，包括呈矩形且頂部敞開的模型箱，該模型箱具有底壁和圍繞在底壁四周的四個側(cè)壁，且其中一個側(cè)壁由透明玻璃材料制成，所述的模型箱內(nèi)平鋪有泥土層，泥土層包括多個軟土層和多個硬土層，軟土層和硬土層的數(shù)量相同，且軟土層和硬土層自上而下交替分布，所述的泥土層內(nèi)豎直插有呈圓管狀的模擬樁，模擬樁由有機(jī)玻璃管制成，該模擬樁的底部封閉且其底壁為平面，模擬樁的上端伸出泥土層且該端部的長度占模擬樁的總長度的四分之一，所述的軟土層的材料為橡膠粉，所述的硬土層的材料為粉砂，由透明玻璃材料制成的這一側(cè)壁的外表面上設(shè)有彩砂標(biāo)識線，該彩砂標(biāo)識線的數(shù)量與軟土層的數(shù)量相同且位置分別對準(zhǔn)軟土層和硬土層的交接處。

使用時，研究人員通過由透明玻璃材料制成的側(cè)壁便可觀察到模擬樁下沉的現(xiàn)象，并可通過彩砂標(biāo)識線作為基準(zhǔn)來測定模擬樁下沉?xí)r造成的泥土層的土體位移，具有觀測清晰以及使用方便的優(yōu)點。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，所述的模型箱的底壁的厚度均大于模型箱的四個側(cè)壁的厚度。

由于底壁的承重要大于側(cè)壁，而采用上述的設(shè)計，可以有效提高底壁的承重能力，使底壁對泥土層起到較好的支撐作用，以確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，所述的模型箱包括底板、呈凵形的框架以及設(shè)于底板一側(cè)且由透明玻璃制成的觀察板，框架套在底板上且兩者通過焊接的方式固定在一起，框架和底板均與觀察板緊密貼靠以使這三者共同圍成模型箱的內(nèi)腔，所述的底板為模型箱的底壁，框架和觀察板為模型箱的側(cè)壁，所述的框架的兩端面上均設(shè)有螺紋孔，觀察板上對應(yīng)設(shè)有與螺紋孔數(shù)量相同的通孔，且觀察板通過桿部穿過通孔并旋入螺紋孔內(nèi)的螺栓與框架相固定。

模型箱由底板、觀察板和一整體式框架組成，相對于模型箱由一塊一塊板拼接而成這一技術(shù)方案，可以節(jié)省了大量的組裝時間，以提高模型箱組裝的方便性。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，所述的螺栓的桿部上套有玻璃墊片，且玻璃墊片的兩端面分別與螺栓的頭部以及觀察板遠(yuǎn)離框架的這一側(cè)壁相抵。

通過設(shè)置玻璃墊片，以隔開螺栓的頭部和觀察板，從而避免螺栓頭部所攜帶的預(yù)緊力直接作用在觀察板上，這樣便可有效避免觀察板在安裝時受損。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，模擬樁的外表面通過砂紙摩擦以產(chǎn)生粗糙度。

通過在模擬樁的外表面制造粗糙度，以保證模擬樁在下沉過程中與土有一定的摩擦力，以提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，所述的模擬樁的上端與觀察板正對的一側(cè)繪制有標(biāo)識點，標(biāo)識點有多個且沿模擬樁的軸向均布。

實際操作時可以通過標(biāo)記筆或者是通過錐尖按壓的方式形成標(biāo)識點。通過設(shè)置標(biāo)識點，研究人員便可計算出模擬樁下沉的深度，以豐富實驗數(shù)據(jù)，從而提高本試驗裝置的實用性。

在上述的軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置中，試驗裝置還包括一數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)位于模型箱外，且數(shù)碼相機(jī)的取景框?qū)?zhǔn)模擬樁上的標(biāo)識點。

實際使用時，數(shù)碼相機(jī)每隔幾秒鐘(時間是固定值，比如3s、5s等)便會自動拍攝一張照片，通過對比不同照片所展示的標(biāo)識點的位置，便可計算出模擬樁下沉的速度，以進(jìn)一步豐富實驗數(shù)據(jù)，使本試驗裝置更加完善。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置具有以下優(yōu)點：

1、使用時，研究人員通過由透明玻璃材料制成的側(cè)壁便可觀察到模擬樁下沉的現(xiàn)象，并可通過彩砂標(biāo)識線作為基準(zhǔn)來測定模擬樁下沉?xí)r造成的泥土層的土體位移，具有觀測清晰以及使用方便的優(yōu)點。

2、由于底壁的承重要大于側(cè)壁，而采用上述的設(shè)計，可以有效提高底壁的承重能力，使底壁對泥土層起到較好的支撐作用，以確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3、通過在模擬樁與觀察板正對的一側(cè)設(shè)置多個沿軸向均布的標(biāo)識點，研究人員便可計算出模擬樁下沉的深度；其次，通過設(shè)置取景框與標(biāo)識點正對的數(shù)碼相機(jī)，通過數(shù)碼相機(jī)拍攝下來的多張照片，便可計算出模擬樁下沉的速度，從而有效豐富實驗數(shù)據(jù)，使本試驗裝置更加完善。

4、通過在模擬樁的外表面制造粗糙度，以保證模擬樁在下沉過程中與土有一定的摩擦力，以提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是觀察板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是模型箱的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是模擬樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、模型箱；1a、底板；1b、框架；1c、觀察板；1c1、通孔；2、模擬樁；3、數(shù)碼相機(jī)；4、玻璃墊片；5、軟土層；6、硬土層；7、彩砂標(biāo)識線；8、標(biāo)識點；9、螺栓。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。

如圖1所示，本軟土中靜壓樁擠土效應(yīng)試驗裝置由模型箱1、泥土層、模擬樁2、數(shù)碼相機(jī)3等組成。

其中，模型箱1呈矩形，且在實際產(chǎn)品中，其長度為100cm，寬度為60cm，高度為120cm。如圖1所示，模型箱1的頂部敞開、底部封閉，也就是說，該模型箱1具有底壁和圍繞在底壁四周的四個側(cè)壁。其中，四個側(cè)壁中的其中一個側(cè)壁由透明玻璃材料制成。

具體來說，如圖1和圖3所示，模型箱1包括底板1a、呈凵形的框架1b以及設(shè)于底板1a一側(cè)且由透明玻璃制成的觀察板1c。其中，框架1b套在底板1a上且兩者通過焊接的方式固定在一起；框架1b和底板1a均與觀察板1c緊密貼靠以使這三者共同圍成模型箱1的內(nèi)腔，此時，底板1a為模型箱1的底壁，框架1b和觀察板1c為模型箱1的側(cè)壁；觀察板1c和框架1b固定在一起，兩者的具體連接方式如下：框架1b的兩端面上均設(shè)有螺紋孔，觀察板1c上對應(yīng)設(shè)有與螺紋孔數(shù)量相同的通孔1c1，且觀察板1c通過桿部穿過通孔1c1并旋入螺紋孔內(nèi)的螺栓9與框架1b相固定。在本實施例中，位于同一端面上的螺紋孔的數(shù)量有多個，通孔1c1和螺栓9的數(shù)量與螺紋孔相同且位置一一對應(yīng)，以確保觀察板1c和框架1b連接的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步說明，模型箱1的底壁的厚度均大于模型箱1的四個側(cè)壁的厚度；每根螺栓9的桿部上均套有玻璃墊片4，且玻璃墊片4的兩端面分別與螺栓9的頭部以及觀察板1c遠(yuǎn)離框架1b的這一側(cè)壁相抵。通過設(shè)置玻璃墊片4，以隔開螺栓9的頭部和觀察板1c，從而避免螺栓9頭部所攜帶的預(yù)緊力直接作用在觀察板1c上，這樣便可有效避免觀察板1c在安裝時受損。

如圖1所示，模型箱1內(nèi)平鋪有泥土層，泥土層包括多個軟土層5和多個硬土層6，軟土層5和硬土層6的數(shù)量相同，且軟土層5和硬土層6自上而下交替分布。泥土層的具體制作方式如下：軟土層5的材料為橡膠粉，硬土層6的材料為粉砂，為保證填土均勻，裝填時逐層填鋪，每6cm厚度為一層，每層土填鋪時，先將同等質(zhì)量的土采用落雨式撒土方法將土均勻撒入，然后將土平面找平，用擊實儀將土擊實至指定高度，以保證每層填土密度相同。填鋪完畢后靜置24小時后開始試驗。實際產(chǎn)品中，硬土層6和軟土層5的數(shù)量均至少為7層，但均小于10層。

進(jìn)一步說明，如圖2所示，由透明玻璃材料制成的這一側(cè)壁的外表面上設(shè)有彩砂標(biāo)識線7，該彩砂標(biāo)識線7的數(shù)量與軟土層5的數(shù)量相同且位置分別對準(zhǔn)軟土層5和硬土層6的交接處，用于測定泥土層的位移。

模擬樁2呈圓管狀且由有機(jī)玻璃管制成。如圖1所示，模擬樁2的底部封閉且其底壁為平面。模擬樁2的外表面通過砂紙摩擦以產(chǎn)生粗糙度。模擬樁2的下端豎直插入到泥土層內(nèi)，模擬樁2的上端位于泥土層外，且模擬樁2的上端的長度占模擬樁2的總長度的四分之一。在實際產(chǎn)品中，模擬樁2的長度為80cm，其外徑為40mm,內(nèi)徑為30mm；模擬樁2插入到泥土層內(nèi)的長度為60cm。

如圖4所示，模擬樁2的上端與觀察板1c正對的一側(cè)繪制有標(biāo)識點8，標(biāo)識點8有多個且沿模擬樁2的軸向均布。實際操作時可以通過標(biāo)記筆或者是通過錐尖按壓的方式形成標(biāo)識點8。模型箱1的外側(cè)設(shè)有數(shù)碼相機(jī)3，且數(shù)碼相機(jī)3的取景框?qū)?zhǔn)模擬樁2上的標(biāo)識點8。使用時，數(shù)碼相機(jī)3每隔幾秒鐘(時間是固定值，比如3s、5s等)便會自動拍攝一張照片，通過對比不同照片所展示的標(biāo)識點8的位置，便可計算出模擬樁2下沉的速度。其中，數(shù)碼相機(jī)3自動拍照這一功能是現(xiàn)有的，在這不做詳細(xì)介紹。在實際操作時，相鄰兩個標(biāo)識點8的距離為6cm，數(shù)碼相機(jī)3每隔5s拍攝一張照片。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。