專利名稱：一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工程樁的側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，特別是涉及一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置。
背景技術(shù)：
凍土地區(qū)，尤其是多年凍土區(qū)內(nèi)的樁側(cè)摩阻力主要來自樁側(cè)與凍土之間的凍結(jié)強(qiáng)度，目前工程模型試驗通常是利用土壓力盒測出模型樁所受的側(cè)向壓力，然后依照經(jīng)驗公式換算出樁側(cè)壁凍結(jié)力，這種方法的準(zhǔn)確性依賴于地區(qū)經(jīng)驗，而且試驗的可操作性比較困難，測出的樁側(cè)壁凍結(jié)力與實際情況相差較大，其試驗結(jié)果無法直接用于樁基礎(chǔ)設(shè)計，如何準(zhǔn)確測量凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力已經(jīng)成為一個工程上的難題，所以迫切需要研發(fā)一種可以準(zhǔn)確測量凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。本實用新型所采用的技術(shù)方案有:一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，包括模型樁，所述模型樁設(shè)置于制冷管盤內(nèi)部，一端伸出制冷管盤與變形計相連，另一端穿過試樣進(jìn)入保溫帶，模型樁底部設(shè)有壓力計，壓力計設(shè)置于千斤頂之上；變形計通過螺栓固定在支架上，并通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤內(nèi)填充試樣，試樣內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤上設(shè)置有冷能輸送管，冷能輸送管與制冷機(jī)連接，制冷管盤周圍設(shè)置保溫帶。所述模型樁是素混凝土樁或者鋼筋混凝土樁。所述保溫帶為用塑料袋裝著的保溫板碎末或者保溫發(fā)泡層。所述制冷管盤的直徑為15-20mm。所述溫度傳感器的垂直間距為30_40mm。所述保溫帶的厚度為50_70mm。所述模型樁直徑為50-80mm，長度為400-600mm。該裝置的工作原理是:制冷機(jī)產(chǎn)生冷能，通過冷能輸送管和制冷管盤使試樣的溫度達(dá)到土體的凍結(jié)溫度，使模型樁側(cè)壁和試樣之間產(chǎn)生凍結(jié)力，然后通過千斤頂對模型樁施加上頂力，使模型樁和試樣之間發(fā)生相對變形，當(dāng)模型樁的變形達(dá)到極限值所對應(yīng)的上頂力就是最終所測樁的側(cè)向凍結(jié)力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:1、從原理上符合測量樁側(cè)凍結(jié)力的條件即使樁側(cè)和試樣(土層)之間發(fā)生相對位移；2、利用人工制冷可以使土層達(dá)到不同的溫度并且通過溫度傳感器等進(jìn)行實施監(jiān)測，從而可以模擬各種地溫工況下樁側(cè)與土層的凍結(jié)力；3、通過千斤頂可以對模型樁實施上頂力，并且通過壓力計和變形計可以實時監(jiān)測樁側(cè)上頂力的大小和樁側(cè)的變形，來精確確定樁側(cè)的凍結(jié)力的大小。

圖1為本實用新型凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1-模型樁，2-制冷管盤，3-變形計，4-壓力計，5-千斤頂，6_數(shù)采儀，7_支架，8-試樣，9-溫度傳感器，10-冷能輸送管，11-制冷機(jī)，12-保溫帶，13-鋼骨架，14-電腦，15-有機(jī)玻璃。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做詳細(xì)說明。如圖1所示，本實用新型凍土地區(qū)樁側(cè)負(fù)摩阻力測試裝置，包括模型樁1，所述模型樁I設(shè)置于制冷管盤2內(nèi)部，一端伸出制冷管盤2與變形計3相連，模型樁I底部設(shè)有壓力計4，壓力計4設(shè)置于千斤頂5之上；變形計3通過螺栓固定在支架7上，并通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀6相連；制冷管盤2內(nèi)填充試樣8，試樣8內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器9，溫度傳感器9通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀6相連；制冷管盤2上設(shè)置有冷能輸送管10，冷能輸送管10與制冷機(jī)11連接，制冷管盤2周圍設(shè)置保溫帶12。模型樁I可以是素混凝土樁，也可以是鋼筋混凝土樁。保溫帶12可以是用塑料袋裝著的保溫板碎末，也可以是保溫發(fā)泡層。測試裝置的組裝及使用方法方法包括:(1)試樣制備。用電子稱測量試樣8重量，并根據(jù)試樣的含水率，用噴壺在試樣上面均勻噴灑水，邊噴邊攪拌均勻，攪拌的時間不低于10分鐘，攪拌均勻后，用保鮮膜將土樣包嚴(yán)實，靜放12小時以上，以使試樣含水均勻達(dá)到飽和。(2)用塑料軟管將冷能輸送管10與制冷機(jī)11連接，接頭處首先用膠水粘一遍，再用塑料包裹嚴(yán)實，以免損失冷能，然后將冷能輸送管10插入制冷管盤2，并且通過透明膠纏繞牢固，制冷管盤2通過透明膠一圈一圈的粘在兩層有機(jī)玻璃15之間，制冷管盤2的直徑為15-20mm。(3)將事先配制好的試樣一層一層鋪設(shè)在有機(jī)玻璃15內(nèi)，在指定位置將溫度傳感器9埋在試樣8中，溫度傳感器9的垂直間距為30-40mm，并逐層用小鐵錘將試樣振搗密實，壓密系數(shù)不小于0.92，將保溫板碎末裝在塑料袋中，然后將塑料帶包裹在有機(jī)玻璃外側(cè)形成保溫帶12，保溫帶的厚度為50-70mm。(4)將模型樁插I在試樣8中間，頂部入土深度小于10mm，模型樁的直徑為50-80mm，長度為400-600mm.(5)將變形計3放在模型樁I頂部，并且通過支架7固定牢固。(6)將千斤頂5固定在鋼骨架13上，將壓力計4固定在千斤頂5的頂部和模型樁I的底部。(7)將數(shù)采儀6與溫度傳感器9及變形計3之間用數(shù)據(jù)線連接起來，用數(shù)據(jù)線將電腦14與數(shù)采儀6之間連接起來。(8)啟動制冷機(jī)11，設(shè)置溫度值，對試樣8進(jìn)行制冷工作。(9)利用事先裝好的千斤頂5對模型樁I施加上頂力。(10)啟動采集系統(tǒng)，對試樣溫度、模型樁側(cè)變形及千斤頂?shù)纳隙M(jìn)行采集，當(dāng)變形值達(dá)到極限值終止千斤頂?shù)募虞d，即完成一次試驗。本實用新型裝置中模型樁的作用是模擬實際工程中的樁，試樣的作用是模擬實際工程中樁周圍的土層，制冷機(jī)的作用是產(chǎn)生試樣凍結(jié)的冷能，冷能輸送管的作用是輸送制冷機(jī)產(chǎn)生的冷能，制冷管盤的作用是將冷能輸送管傳來的冷能均勻的輸入到試樣中，保溫帶的作用是減少或避免冷能擴(kuò)散到空氣中，溫度傳感器是實時監(jiān)測試樣的溫度，確定什時候試樣發(fā)生凍結(jié)，變形計的作用是實時監(jiān)測模型樁的豎向變形，壓力計是實時監(jiān)測模型樁樁側(cè)的上頂力的大小，數(shù)采儀的作用是實時采集試樣溫度和模型樁的變形信息，電腦的作用是最終處理數(shù)采儀的所采集的信息，支架的作用是固定變形計，確保變形計穩(wěn)定，鋼骨架的作用是固定千斤頂。盡管結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了上述描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)范圍的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護(hù)之列。
權(quán)利要求1.一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，包括模型樁，其特征在于，所述模型樁設(shè)置于制冷管盤內(nèi)部，一端伸出制冷管盤與變形計相連，另一端穿過試樣進(jìn)入保溫帶，模型樁底部設(shè)有壓力計，壓力計設(shè)置于千斤頂之上；變形計通過螺栓固定在支架上，并通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤內(nèi)填充試樣，試樣內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤上設(shè)置有冷能輸送管，冷能輸送管與制冷機(jī)連接，制冷管盤周圍設(shè)置保溫帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述模型樁是素混凝土樁或者鋼筋混凝土樁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述保溫帶為用塑料袋裝著的保溫板碎末或者保溫發(fā)泡層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述制冷管盤的直徑為15_20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述溫度傳感器的垂直間距為30-40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述保溫帶的厚度為50-70mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，其特征在于，所述模型樁的直徑為50-80mm,長度為400-600mm。
專利摘要本實用新型公開了一種凍土地區(qū)樁側(cè)壁凍結(jié)力測試裝置，包括模型樁，所述模型樁設(shè)置于制冷管盤內(nèi)部，一端伸出制冷管盤與變形計相連，另一端穿過試樣進(jìn)入保溫帶，模型樁底部設(shè)有壓力計，壓力計設(shè)置于千斤頂之上；變形計通過螺栓固定在支架上，并通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤內(nèi)填充試樣，試樣內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，溫度傳感器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)采儀相連；制冷管盤上設(shè)置有冷能輸送管，冷能輸送管與制冷機(jī)連接，制冷管盤周圍設(shè)置保溫帶。本實用新型利用人工制冷可以使土層達(dá)到不同的溫度并且通過溫度傳感器等進(jìn)行實施監(jiān)測，從而可以模擬各種地溫工況下樁側(cè)與土層的凍結(jié)力來精確確定樁側(cè)的凍結(jié)力的大小。
文檔編號E02D33/00GK203034497SQ20132000589
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者柴艷飛, 王存貴, 余流, 張云富, 陸海英, 黃克起, 方杰, 高璞, 朱芳 申請人:中國建筑第六工程局有限公司