專利名稱：一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，還涉及一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試不同深度地基土承載力和變形特性參數(shù)。
背景技術(shù)：
采用大尺寸平板載荷試驗(yàn)來(lái)確定地基土承載力是最直接和可靠的方法，但平板載荷試驗(yàn)周期長(zhǎng)，資金投入大，不可能大范圍的采用，尤其是對(duì)于公路、鐵路等線狀工程更是如此。因此，測(cè)試速度快、成本低的原位測(cè)試技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查工作中，其中螺旋板載荷試驗(yàn)是目前應(yīng)用最廣的原位測(cè)試技術(shù)。螺旋板載荷試驗(yàn)是近30年來(lái)由常規(guī)的平板載荷試驗(yàn)演變發(fā)展而來(lái)的，該試驗(yàn)最初是從挪威技術(shù)學(xué)院等人提出并研制的現(xiàn)場(chǎng)壓縮儀開(kāi)始的。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)際上的挪威、瑞典、加拿大、澳大利亞等國(guó)家分別用它來(lái)測(cè)試砂類土、軟粘土、硬粘土的巖土工程指標(biāo)。螺旋板載荷試驗(yàn)是將一螺旋形的承壓板(以下簡(jiǎn)稱螺旋板)借用人力或機(jī)械力旋人地面以下預(yù)定的試驗(yàn)深度，通過(guò)傳力桿對(duì)螺旋板施加荷載，由傳力桿下端與螺旋板相連的電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)讀螺旋板承受的荷載，通過(guò)觀測(cè)與螺旋板相連的傳力桿的變形測(cè)讀螺旋板承受不同荷載時(shí)的相應(yīng)變形，通過(guò)所獲得的應(yīng)力一變形一時(shí)間關(guān)系曲線，求取地基土的承載力、變形模量、固結(jié)系數(shù)及飽和軟粘土不排水抗剪強(qiáng)度等設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)難以取得原狀土試樣的砂類土尤為實(shí)用。螺旋板載荷試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于:試驗(yàn)深度大，可以在地下水位以下，地基土的應(yīng)力狀態(tài)沒(méi)有破壞的條件下，根據(jù)需要在不同深度進(jìn)行試驗(yàn)；加荷方式是豎向的，與工程中地基土的實(shí)際受荷方向相同，比起旁壓試驗(yàn)更接近實(shí)際情況，特別是對(duì)各向異性的土體更具重要意義；測(cè)試范圍大，對(duì)具有微裂隙、微層理、特是對(duì)夾薄層砂的土層及砂層.取樣做室內(nèi)試驗(yàn)樣擾動(dòng)大，甚至不能采取原狀樣，可以測(cè)得比較符合實(shí)際的巖土工程參數(shù)；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，便于在實(shí)際工作中推廣。然而螺旋板載荷試驗(yàn)也有其自身的缺陷，由于螺旋板的荷載是靠傳力桿傳遞的，這就要求桿的剛度足夠大，事實(shí)上如果把桿的連接等因素考慮在內(nèi)，當(dāng)桿達(dá)到一定長(zhǎng)度后，勢(shì)必產(chǎn)生一定的撓曲；另外螺旋板在地面采用千斤頂對(duì)傳力桿進(jìn)行施加荷載，傳力桿的垂直度是影響測(cè)試結(jié)果可靠性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。因此，為解決螺旋板以上缺陷問(wèn)題，急需對(duì)現(xiàn)有的螺旋板載荷試驗(yàn)儀進(jìn)行改造，研制一套深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，確保試驗(yàn)成果真實(shí)可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于研究不同深度地基土的承載力及變形特性，提供一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試不同深度地基土承載力和變形特性的試驗(yàn)裝置及其方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的: 一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，包括地錨和螺旋板，地錨與地錨傳力桿連接，地錨傳力桿上設(shè)置有壓板，壓板上架設(shè)有橫梁，螺旋板一端與深層加載單向油壓千斤頂一端連接，深層加載單向油壓千斤頂另一端與傳力桿一端連接，深層加載單向油壓千斤頂上設(shè)置有用于測(cè)量其油壓的壓力傳感器，傳力桿另一端通過(guò)傳力柱與橫梁連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀連接，深層加載單向油壓千斤頂與手動(dòng)油泵連接。如上所述的地錨為4個(gè)，呈矩形分布，位于矩形短邊的2個(gè)地錨上架設(shè)有壓板，所述的地錨傳力桿穿過(guò)壓板，并通過(guò)螺帽固緊在壓板上，所述的橫梁兩端分別架設(shè)在矩形短邊的2個(gè)壓板上且位于矩形的中心線，橫梁通過(guò)抱箍固緊在壓板上。如上所述的傳力柱位于橫梁的中心，所述的傳力桿為若干個(gè)，傳力柱垂直放置，傳力柱的垂直中心線、傳力桿的垂直中心線和螺旋板的垂直中心線重合。如上所述的壓力傳感器設(shè)置在深層加載單向油壓千斤頂與傳力桿之間，壓力傳感器通過(guò)電纜與數(shù)據(jù)采集儀連接，深層加載單向油壓千斤頂通過(guò)油管與手動(dòng)油泵連接，傳力桿為空心，電纜和油管從傳力桿穿出至地面。一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，還包括用于測(cè)量手動(dòng)油泵油量的油量表和用于測(cè)量手動(dòng)油泵油壓的油壓表。如上所述的螺旋板上設(shè)置有方榫，與螺旋板連接的深層加載單向油壓千斤頂上設(shè)置有與方榫外形適配的方孔，方榫插入到方孔內(nèi)，方榫上設(shè)置有方榫連接孔，方孔的孔壁上設(shè)置有方孔連接孔，一金屬線依次穿過(guò)方榫連接孔和方孔連接孔。一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
步驟1、平整場(chǎng)地，擇定試驗(yàn)孔位置，根據(jù)試驗(yàn)孔的位置確定地錨的位置，試驗(yàn)孔的位置位于各個(gè)地錨連成的矩形中心，將4個(gè)地錨旋入地面；
步驟2、將螺旋板的方榫插入深層加載單向油壓千斤頂一端的與方榫適配的方孔中，用金屬絲依次插入方榫上方榫連接孔和方孔孔壁上的方孔連接孔，深層加載單向油壓千斤頂另一端上設(shè)置有壓力傳感器；再將傳力桿通過(guò)傳力桿接頭與壓力傳感器連接好；然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好，順時(shí)針將螺旋板在擇定的試驗(yàn)孔旋入土中；
步驟3、根據(jù)測(cè)試深度的需要旋入多節(jié)傳力桿，旋入一節(jié)傳力桿之后，卸掉扭頭和加長(zhǎng)桿，再將另一節(jié)傳力桿與已經(jīng)旋入的傳力桿連接，然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好后繼續(xù)往下旋入，直至到達(dá)預(yù)定的測(cè)試深度，按傳力桿連接順序依次將電纜和油管穿入傳力桿，并保持傳力桿的垂直狀態(tài)；再將地錨和地錨傳力桿連接好，然后依次安裝壓板和橫梁，并對(duì)橫梁應(yīng)用水平尺校準(zhǔn)，使橫梁保持水平；
步驟4、調(diào)整好傳力桿頂部至橫梁的垂直距離，使其恰好能安裝傳力柱，保持傳力柱、傳力桿、深層加載單向油壓千斤頂和螺旋板的垂直度一致，避免偏壓；
步驟5、將電纜連接到數(shù)據(jù)采集儀，將油管連接到手動(dòng)油泵，然后對(duì)深層加載單向油壓千斤頂進(jìn)行供油，使得傳力柱和橫梁緊密接觸，檢查信號(hào)輸出是否正常，并將數(shù)據(jù)采集儀調(diào)零，并記錄油量表初始讀數(shù)；
步驟6、進(jìn)行螺旋板載荷試驗(yàn)；
步驟7、對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再將拆除傳力柱和橫梁；然后增加傳力桿將螺旋板旋到下一個(gè)測(cè)試深度，重復(fù)步驟3 6直至依次完成擇定試驗(yàn)位置孔內(nèi)不同深度的載荷試驗(yàn)；步驟8、當(dāng)擇定試驗(yàn)位置孔各點(diǎn)試驗(yàn)全部完后，對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再拆除傳力柱和橫梁；將傳力桿上拔，使加載單向油壓千斤頂、壓力傳感器、傳力桿接頭、傳力桿拉出地面，螺旋板棄于孔內(nèi)；最后拆除壓板、地錨傳力桿，再將扭頭和地錨連接，加長(zhǎng)桿與扭頭連接，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)地錨，使得地錨旋出地面，試驗(yàn)完畢。如上所述的步驟6包括以下步驟:
當(dāng)需要同時(shí)測(cè)定地基土模量及承載力時(shí)，采用慢法試驗(yàn)，自加荷開(kāi)始后按1、2、2、5、5、15、15、15min間隔，以后每隔30min觀測(cè)油泵的油量表I次，直至連續(xù)2小時(shí)內(nèi)的每小時(shí)沉降量小于0.1mm時(shí),施加下一級(jí)荷載直至所有載荷加載完畢；
當(dāng)僅需測(cè)定地基承載力時(shí)，采用快法試驗(yàn)，每施加一級(jí)荷載后隔15分鐘觀測(cè)一次出油量，累計(jì)觀測(cè)達(dá)2小時(shí)時(shí)，施加下一級(jí)荷載直至所有載荷加載完畢。如上所述載荷相鄰級(jí)的增量為預(yù)先設(shè)定的極限荷載的1/7 1/10。如上所述 的同一試驗(yàn)孔內(nèi)不同測(cè)試深度的距離大于等于I米。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下效果:
1、采用深層加載可以避免荷載偏心引起的測(cè)量誤差，提高測(cè)試精度，確保測(cè)試成果真實(shí)可靠；
2、可以測(cè)試和研究土體不同深度處的承載力和變形參數(shù)；
3、適用于粘性土、砂土和淤泥等地基土的承載力和變形特性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。


圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是反力裝置結(jié)構(gòu) 圖3是深層加載單向油壓千斤頂結(jié)構(gòu)圖。其中:
00一反力裝置，
I一地錨， 2—橫梁，3—壓板， 4 一螺帽，
5一抱箍， 6—地錨傳力桿，7—扭頭， 8—加長(zhǎng)桿；
10—加載裝置，
II一深層加載單向油壓千斤頂， 12—手動(dòng)油泵，13—油壓表，
14一油量表，15—油管，16—傳力桿接頭，17—傳力桿，
18—傳力柱；
20—測(cè)試系統(tǒng)，
21一壓力傳感器， 22—數(shù)據(jù)米集儀，23—電纜，
24—蓄電池；
30 一螺旋板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明:
一、裝置
1、總體 如圖1，本裝置包括反力裝置(00)、加載裝置(10)、測(cè)力裝置(20)、螺旋板(30)。螺旋板(30)、加載裝置(10)反力裝置(00)依次從下往上連接構(gòu)成試驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)力裝置(20 )與加載裝置(10 )連接，組成深層螺旋板載荷試驗(yàn)裝置。2、功能塊 反力裝置00:
由地錨1、橫梁2、壓板3、螺帽4、抱箍5、地錨傳力桿6、扭頭7和加長(zhǎng)桿8組成；
地錨I 一端與扭頭7連接，扭頭7與加長(zhǎng)桿8連接，通過(guò)人力順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將地錨I另一端旋入一定深度后；卸掉扭頭7和加長(zhǎng)桿8,將地錨I 一端與地錨傳力桿6連接；壓板3直接放在兩個(gè)地錨傳力桿6上，通過(guò)螺帽4分別將壓板3直接固定在地錨傳力桿6上；最后將橫梁2放在壓板中間，通過(guò)抱箍5將橫梁進(jìn)行固定，組成反力裝置。反力裝置00的功能是給加載裝置10提供反力。加載裝置10:
加載裝置10包括深層加載單向油壓千斤頂11、手動(dòng)油泵12、油壓表13、油量表14、油管15、傳力桿接頭16、傳力桿17和傳力柱18 ；
深層加載單向油壓千斤頂11下部與螺旋板30連接，上部直接與壓力傳感器21連接，通過(guò)傳力桿接頭16依次往上連接傳力桿17，傳力桿17和傳力桿17之間通過(guò)傳力桿接頭16連接，最后通過(guò)傳力柱18與橫梁2緊密接觸；深層加載單向油壓千斤頂11和油管15連接，油管15從傳力桿17中間穿出，分別與油壓表13和油量表14連接，最后與手動(dòng)油泵12連接，組成加載裝置。加載裝置10的功能是給螺旋板30提供荷載，通過(guò)油量表14的出油量換算成螺旋板30的沉降量。測(cè)力裝置20:
測(cè)力裝置20包括壓力傳感器21、數(shù)據(jù)采集儀22、電纜23和蓄電池24 ；
壓力傳感器21 —端與深層加載單向油壓千斤頂11上部連接，另一端通過(guò)傳力桿接頭16與傳力桿17連接，同時(shí)與電纜23連接；電纜23從傳力桿17中間穿出，與數(shù)據(jù)采集儀22連接，同時(shí)數(shù)據(jù)采集儀22和蓄電池24直接連接，為數(shù)據(jù)采集儀供電。測(cè)力裝置20的功能是測(cè)試螺旋板板頭30施加荷載大小。一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法 本方法包括下列步驟:
步驟1、平整場(chǎng)地，擇定試驗(yàn)孔位置，根據(jù)試驗(yàn)孔的位置確定地錨的位置，4個(gè)地錨組成長(zhǎng)1.6m,寬0.5m的長(zhǎng)方形，試驗(yàn)孔的位置位于長(zhǎng)方形中心，然后通過(guò)設(shè)置在地錨上的扭頭和與扭頭連接的加長(zhǎng)桿采用人力旋下，分別將4個(gè)地錨旋入大約1.5m左右；
步驟2、將螺旋板的方榫插入深層加載單向油壓千斤頂一端的與方榫適配的方孔中，用一根Φ3 mm的軟金屬絲(鋁絲或保險(xiǎn)絲)依次插入方榫上預(yù)留的孔和方孔孔壁預(yù)留的孔，防止螺旋板與深層加載單向油壓千斤頂脫落，深層加載單向油壓千斤頂另一端上設(shè)置有用于檢測(cè)單向油壓千斤頂施加荷載的壓力傳感器；再將傳力桿通過(guò)傳力桿接頭與壓力傳感器連接好；然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好，通過(guò)人力將螺旋板在擇定的位置順時(shí)針旋入土中；
步驟3、根據(jù)測(cè)試深度的需要，可以旋入多節(jié)傳力桿，旋入一節(jié)傳力桿之后，卸掉扭頭和加長(zhǎng)桿，再將另一節(jié)傳力桿與已經(jīng)旋入的傳力桿連接，然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好后繼續(xù)往下旋入，直至到達(dá)預(yù)定的測(cè)試深度，應(yīng)按傳力桿連接順序依次將電纜和油管穿入傳力桿，將螺旋板旋到既定測(cè)試深度，并保持傳力桿的垂直狀態(tài)；再將地錨和地錨傳力桿連接好，然后依次安裝壓板和橫梁，并對(duì)橫梁應(yīng)用水平尺校準(zhǔn)，使橫梁保持水平；
步驟4、調(diào)整好傳力桿頂部至橫梁的垂直距離，使其恰好能安裝傳力柱，保持整體反力系統(tǒng)的垂直度，避免偏壓；
步驟5、將電纜和油管分別連接到數(shù)據(jù)采集儀和手動(dòng)油泵，然后緩慢的對(duì)深層加載單向油壓千斤頂進(jìn)行供油，使得整個(gè)傳力柱和橫梁緊密接觸，檢查信號(hào)輸出是否正常，并將數(shù)據(jù)采集儀調(diào)零；
步驟6、按以下技術(shù)要求進(jìn)行螺旋板載荷試驗(yàn):
(1)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x擇試驗(yàn)方法，如需要同時(shí)測(cè)定地基土模量及承載力時(shí)，應(yīng)采用慢法試驗(yàn)；僅需測(cè)定地基承載力,可使用快法試驗(yàn)；
(2)對(duì)于慢法，自加荷開(kāi)始后按l、2、2、5、5、15、15、15min間隔，以后每隔30min觀測(cè)油泵的油量表I次，直至連續(xù)2h內(nèi)每小時(shí)的沉降量小于0.1mm時(shí)，可施加下一級(jí)荷載；而對(duì)于快法，每施加一級(jí)荷載后隔15min觀測(cè)一次出油量，累計(jì)觀測(cè)達(dá)2h時(shí)，可以施加下一級(jí)荷載；
(3)荷載增量取值可取設(shè)定極限荷載的1/7 1/10，當(dāng)極限荷載不易估計(jì)時(shí)，可按15 50kPa進(jìn)行取值，對(duì)于淤泥、流塑粘土、松散的砂土荷載增量取小于15kPa，對(duì)軟弱粘性土、新近沉積的黃土、稍密砂土、粉土荷載增量可取15 25kPa，對(duì)于堅(jiān)硬粘性土、新黃土、中密砂土荷載增量可取25 50kPa ；
(4)出現(xiàn)以下情況之一時(shí)，可終止試驗(yàn):荷載增加很小，但出油量急劇增大，換算成沉降量急劇增大，荷載與沉降量關(guān)系曲線上出現(xiàn)陡降段；換算后沉降量與螺旋板的直徑的比值大于0.1。步驟7、完成孔內(nèi)試驗(yàn)點(diǎn)后，對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再將拆除傳力柱和橫梁；然后增加傳力桿將螺旋板旋到下一個(gè)深度，一般同一試驗(yàn)孔內(nèi)相鄰深度的試驗(yàn)點(diǎn)間距等于或大于lm，特殊要求也不應(yīng)小于0.75m，試驗(yàn)過(guò)程按照步驟3 6進(jìn)行；依次類推完成擇定試驗(yàn)位置孔內(nèi)不同深度的載荷試驗(yàn)；
步驟8、當(dāng)擇定試驗(yàn)位置孔各點(diǎn)試驗(yàn)全部完后，對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再將拆除傳力柱和橫梁；然后可用人力或機(jī)械將傳力桿上拔，使加載單向油壓千斤頂、壓力傳感器、傳力桿接頭、傳力桿等拉出地面，螺旋板棄于孔內(nèi)；最后拆除壓板、地錨傳力桿，再將扭頭和地錨連接，加長(zhǎng)桿與扭頭連接，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)地錨，使得地錨慢慢旋出地面，試驗(yàn)完畢。3、本發(fā)明的工作原理
①反力裝置給加載單向油壓千斤頂提供反力，其中傳力柱可以調(diào)整傳力桿和橫梁之間的距離；
②在試驗(yàn)前，必須對(duì)手動(dòng)油泵的油壓表的讀數(shù)和千斤頂?shù)纳斐隽窟M(jìn)行校正，測(cè)定千斤頂伸出1mm、5mm、lcm、2cm、5cm、IOcm時(shí)手動(dòng)油泵油壓表的讀數(shù),然后通過(guò)插值計(jì)算，可以根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中油壓表的讀數(shù)，方便地?fù)Q算出螺旋板的沉降量；
③深層加載單向油壓千斤頂連同螺旋板、壓力傳感器和傳力桿一起旋入測(cè)試的預(yù)定深度，油管和電纜通過(guò)傳力桿中間孔心部分穿出地面，分別與手動(dòng)油泵和數(shù)據(jù)采集儀連接，再慢慢手動(dòng)供油對(duì)螺旋板進(jìn)行加載，通過(guò)單向油壓千斤頂上部的壓力傳感器測(cè)定施加荷載大小，并記錄油泵油量表的讀數(shù)；
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
①采用深層加載可以避免荷載偏心引起的測(cè)量誤差，提高測(cè)試精度，確保測(cè)試成果真實(shí)可靠；
②可以測(cè)試和研究土體不同深度處的承載力和變形參數(shù)；
③適用于粘性土、砂土和淤泥等地基土的承載力和變形特性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，包括地錨(I)和螺旋板(30)，其特征在于，地錨(I)與地錨傳力桿(6)連接，地錨傳力桿(6)上設(shè)置有壓板(3)，壓板(3)上架設(shè)有橫梁(2)，螺旋板(30)—端與深層加載單向油壓千斤頂(11)一端連接，深層加載單向油壓千斤頂(11)另一端與傳力桿(17) —端連接，深層加載單向油壓千斤頂(11)上設(shè)置有用于測(cè)量其油壓的壓力傳感器(21)，傳力桿(17)另一端通過(guò)傳力柱(18)與橫梁(2)連接，壓力傳感器(21)與數(shù)據(jù)采集儀(22)連接，深層加載單向油壓千斤頂(11)與手動(dòng)油泵(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的地錨(I)為4個(gè)，呈矩形分布，位于矩形短邊的2個(gè)地錨(I)上架設(shè)有壓板(3)，所述的地錨傳力桿(6)穿過(guò)壓板(3)，并通過(guò)螺帽(4)固緊在壓板(3)上，所述的橫梁(2)兩端分別架設(shè)在矩形短邊的2個(gè)壓板(3)上且 位于矩形的中心線，橫梁(2)通過(guò)抱箍(5)固緊在壓板(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的傳力柱(18)位于橫梁(2)的中心,所述的傳力桿(17)為若干個(gè),傳力柱(18)垂直放置，傳力柱(18)的垂直中心線、傳力桿(17)的垂直中心線和螺旋板(30)的垂直中心線重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的壓力傳感器(21)設(shè)置在深層加載單向油壓千斤頂(11)與傳力桿(17)之間，壓力傳感器(21)通過(guò)電纜(23)與數(shù)據(jù)采集儀(22)連接，深層加載單向油壓千斤頂(11)通過(guò)油管(15)與手動(dòng)油泵(12)連接，傳力桿(17)為空心，電纜(23)和油管(15)從傳力桿(17)穿出至地面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括用于測(cè)量手動(dòng)油泵(12)油量的油量表(14)和用于測(cè)量手動(dòng)油泵(12)油壓的油壓表(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的螺旋板(30)上設(shè)置有方榫，與螺旋板(30)連接的深層加載單向油壓千斤頂(11)上設(shè)置有與方榫外形適配的方孔，方榫插入到方孔內(nèi)，方榫上設(shè)置有方榫連接孔，方孔的孔壁上設(shè)置有方孔連接孔，一金屬線依次穿過(guò)方榫連接孔和方孔連接孔。
7.一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、平整場(chǎng)地，擇定試驗(yàn)孔位置，根據(jù)試驗(yàn)孔的位置確定地錨的位置，試驗(yàn)孔的位置位于各個(gè)地錨連成的矩形中心，將4個(gè)地錨旋入地面； 步驟2、將螺旋板的方榫插入深層加載單向油壓千斤頂一端的與方榫適配的方孔中，用金屬絲依次插入方榫上方榫連接孔和方孔孔壁上的方孔連接孔，深層加載單向油壓千斤頂另一端上設(shè)置有壓力傳感器；再將傳力桿通過(guò)傳力桿接頭與壓力傳感器連接好；然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好，順時(shí)針將螺旋板在擇定的試驗(yàn)孔旋入土中； 步驟3、根據(jù)測(cè)試深度的需要旋入多節(jié)傳力桿，旋入一節(jié)傳力桿之后，卸掉扭頭和加長(zhǎng)桿，再將另一節(jié)傳力桿與已經(jīng)旋入的傳力桿連接，然后將扭頭和加長(zhǎng)桿與傳力桿連接好后繼續(xù)往下旋入，直至到達(dá)預(yù)定的測(cè)試深度，按傳力桿連接順序依次將電纜和油管穿入傳力桿，并保持傳力桿的垂直狀態(tài)；再將地錨和地錨傳力桿連接好，然后依次安裝壓板和橫梁，并對(duì)橫梁應(yīng)用水平尺校準(zhǔn)，使橫梁保持水平； 步驟4、調(diào)整好傳力桿頂部至橫梁的垂直距離，使其恰好能安裝傳力柱，保持傳力柱、傳力桿、深層加載單向油壓千斤頂和螺旋板的垂直度一致，避免偏壓； 步驟5、將電纜連接到數(shù)據(jù)采集儀，將油管連接到手動(dòng)油泵，然后對(duì)深層加載單向油壓千斤頂進(jìn)行供油，使得傳力柱和橫梁緊密接觸，檢查信號(hào)輸出是否正常，并將數(shù)據(jù)采集儀調(diào)零，并記錄油量表初始讀數(shù)； 步驟6、進(jìn)行螺旋板載荷試驗(yàn)； 步驟7、對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再將拆除傳力柱和橫梁；然后增加傳力桿將螺旋板旋到下一個(gè)測(cè)試深度，重復(fù)步驟3 6直至依次完成擇定試驗(yàn)位置孔內(nèi)不同深度的載荷試驗(yàn)； 步驟8、當(dāng)擇定試驗(yàn)位置孔各點(diǎn)試驗(yàn)全部完后，對(duì)手動(dòng)油泵進(jìn)行回油，使得加載單向油壓千斤頂卸壓，再拆除傳力柱和橫梁；將傳力桿上拔，使加載單向油壓千斤頂、壓力傳感器、傳力桿接頭、傳力桿拉出地面，螺旋板棄于孔內(nèi)；最后拆除壓板、地錨傳力桿，再將扭頭和地錨連接，加長(zhǎng)桿與扭頭連接，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)地錨，使得地錨旋出地面，試驗(yàn)完畢。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的步驟6包括以下步驟: 當(dāng)需要同時(shí)測(cè)定地基土模量及承載力時(shí)，采用慢法試驗(yàn)，自加荷開(kāi)始后按1、2、2、5、5、15、15、15min間隔，以后每隔30min觀測(cè)油泵的油量表I次，直至連續(xù)2小時(shí)內(nèi)的每小時(shí)沉降量小于0.1mm時(shí),施加下一級(jí)荷載直至所有載荷加載完畢； 當(dāng)僅需測(cè)定地基承載力時(shí)，采用快法試驗(yàn)，每施加一級(jí)荷載后隔15分鐘觀測(cè)一次出油量，累計(jì)觀測(cè)達(dá)2小時(shí)時(shí)，施加下一級(jí)荷載直至所有載荷加載完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，其特征在于，所述載荷相鄰級(jí)的增量為預(yù)先設(shè)定 的極限荷載的1/7 1/10。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的同一試驗(yàn)孔內(nèi)不同測(cè)試深度的距離大于等于I米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)裝置，包括地錨和螺旋板，地錨與地錨傳力桿連接，地錨傳力桿上架設(shè)有橫梁，螺旋板一端與深層加載單向油壓千斤頂一端連接，深層加載單向油壓千斤頂另一端與傳力桿一端連接，深層加載單向油壓千斤頂上設(shè)置有用于測(cè)量其油壓的壓力傳感器，傳力桿另一端通過(guò)傳力柱與橫梁連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀連接，深層加載單向油壓千斤頂與手動(dòng)油泵連接。還公開(kāi)了一種可深層加載的螺旋板載荷試驗(yàn)方法，本發(fā)明采用深層加載可以避免荷載偏心引起的測(cè)量誤差，提高測(cè)試精度，確保測(cè)試成果真實(shí)可靠；可以測(cè)試和研究土體不同深度處的承載力和變形參數(shù)；適用于粘性土、砂土和淤泥等地基土的承載力和變形特性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
文檔編號(hào)E02D1/00GK103195042SQ20131008268
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者陳善雄, 胡可, 曹光倫, 羅紅明, 余飛, 戴張俊 申請(qǐng)人:安徽省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所