一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，裝置包括承壓板、加荷系統(tǒng)、位移測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及液壓支撐反力系統(tǒng)，液壓支撐反力系統(tǒng)包括液壓棒、支撐臂以及帶齒的反力板，液壓棒與連接液壓泵、荷載箱的高壓油管相連，當(dāng)各個(gè)支撐臂未張開時(shí)，各個(gè)反力板閉合成圓桶狀。本實(shí)用新型利用液壓支撐反力裝置使整套裝置與入巖部分巖體面嵌固，由孔壁巖體提供反力，承壓板、加荷系統(tǒng)和液壓支撐反力系統(tǒng)一體化組裝，相比現(xiàn)有的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸便利；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接采集荷載箱荷載及承壓板位移，不受地形、巖基埋深等因素的限制，測量精度高；在試驗(yàn)完成后，裝置各部分全部回收，能實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，試驗(yàn)成本低，可靠性高。
【專利說明】一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及巖土工程勘察領(lǐng)域，具體涉及一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)場巖基載荷試驗(yàn)?zāi)芨苯訙?zhǔn)確地確定巖基的承載能力，對建筑樁基的設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。目前高層、超高層建筑的大量建設(shè)和對深層巖基的破壞機(jī)理的研究都對深層巖基載荷試驗(yàn)有著極大需求，而現(xiàn)有的設(shè)備和試驗(yàn)方法卻無法滿足實(shí)際要求，主要是因?yàn)楝F(xiàn)有的淺層載荷試驗(yàn)設(shè)備在做埋深較大的巖基載荷試驗(yàn)時(shí)設(shè)備安裝困難，試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大，大多只適合淺層或人工挖孔條件下中使用；近年來多有提到的自平衡巖基載荷試驗(yàn)裝置雖能滿足深度方面的要求，但是其設(shè)備不能重復(fù)利用，成本過高，不符合實(shí)際應(yīng)用要求。因此現(xiàn)有的巖基載荷裝置在準(zhǔn)確性和實(shí)用性上存在較大缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有巖基載荷裝置存在的上述不足，提供一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，不受地形、巖基埋深等因素的限制，在實(shí)際應(yīng)用中安裝拆卸便利，滿足當(dāng)前建筑市場對埋深較大、地形較復(fù)雜、測量精度要求高、實(shí)用性強(qiáng)的巖基載荷試驗(yàn)的需求。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，包括承壓板、加荷系統(tǒng)、位移測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及液壓支撐反力系統(tǒng)，所述加荷系統(tǒng)由荷載箱、液壓泵、壓力傳感器組成，所述荷載箱設(shè)置于承壓板上，荷載箱的頂部通過高壓油管與安裝在地表上的液壓泵連接，所述壓力傳感器安裝在高壓油管上；所述位移測量系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁、基準(zhǔn)樁、位移傳感器、位移絲組成，所述基準(zhǔn)梁通過基準(zhǔn)樁安裝在地表上，位移傳感器安裝在基準(zhǔn)梁上，位移絲的兩端連接承壓板和位移傳感器；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與壓力傳感器和位移傳感器連接(用于采集壓力傳感器和位移傳感器的信號);
[0006]所述液壓支撐反力系統(tǒng)包括液壓棒、支撐臂以及帶齒的反力板，所述液壓棒與連接液壓泵、荷載箱的高壓油管相連，液壓棒下端為圓盤形，所述支撐臂設(shè)有若干組、圍繞所述液壓棒的下端均勻分布，各個(gè)支撐臂的一端與液壓棒的下端鉸接、另一端對應(yīng)與一反力板相連，所述反力板呈圓弧形，當(dāng)各個(gè)支撐臂未張開時(shí)，各個(gè)反力板閉合成圓桶狀。
[0007]按上述方案，所述所述支撐臂設(shè)有6組、圍繞所述液壓棒呈60°夾角均勻分布。
[0008]本實(shí)用新型裝置進(jìn)行巖基載荷試驗(yàn)的方法，包括如下步驟:
[0009]I)鉆孔至需做巖基載荷試驗(yàn)的巖層，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，控制孔徑、孔深，使入巖深度滿足設(shè)計(jì)要求，清孔使孔底沉渣達(dá)到要求，并保證孔底平整；
[0010]2)利用鋼絲繩將由液壓支撐反力系統(tǒng)、荷載箱、承壓板、位移絲及高壓油管構(gòu)成的下部結(jié)構(gòu)吊放至孔底，下放過程中保持下部結(jié)構(gòu)垂直、且位于孔中心，位移絲的下端與承壓板連接，位移絲和高壓油管的上端延伸至地表；
[0011]3)安裝地表上部的液壓泵、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、壓力傳感器、位移傳感器、基準(zhǔn)梁、基準(zhǔn)樁及高壓油管等設(shè)備，液壓泵與地表上部的高壓油管連接，壓力傳感器安裝在高壓油管上，基準(zhǔn)梁通過基準(zhǔn)樁安裝在地表上，位移傳感器安裝在基準(zhǔn)梁上，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別與壓力傳感器和位移傳感器連接；
[0012]4)將步驟2)所述的下部結(jié)構(gòu)稍稍提起，使其懸空，開啟液壓泵，使液壓棒伸張，液壓棒帶動(dòng)支撐臂張開，根據(jù)壓力傳感器數(shù)據(jù)變化判斷，當(dāng)壓力傳感器檢測的壓力值突變時(shí)，反力板與入巖部分的孔壁接觸，此時(shí)緩慢下放鋼絲繩使承壓板下放至孔底，通過液壓泵對液壓棒不斷加壓，使反力板上的齒與孔壁契合，反力板與孔壁嵌固；
[0013]5)將位移絲的上端與位移傳感器連接(位移絲的兩端分別與承壓板、位移傳感器連接)，通過液壓泵、荷載箱、承壓板對孔底巖基施加荷載，然后分別通過壓力傳感器、位移傳感器檢測荷載箱的荷載以及承壓板的位移(承壓板的位移由位移絲傳遞到地表的位移傳感器)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同時(shí)采集荷載箱的荷載數(shù)據(jù)、位移傳感器的位移數(shù)據(jù)，從而獲得巖基在不同荷載條件下的位移變形數(shù)據(jù)，處理后獲得荷載-位移(Q-S)關(guān)系曲線。
[0014]所述步驟4)中當(dāng)液壓棒受到液壓泵的壓力使得反力板對孔壁壓力達(dá)到最大反力板對孔壁壓力值/7時(shí)關(guān)閉液壓棒的液壓閥，液壓泵停止工作。
[0015]所述步驟5)中對孔底巖基施加荷載采用單循環(huán)加載方式，第一級加載取試驗(yàn)最大荷載值(試驗(yàn)最大荷載值依據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行預(yù)估)的1/5，此后每級為試驗(yàn)最大荷載值的1/10，每級荷載達(dá)到相對穩(wěn)定后加下一級荷載，直到荷載逐級遞增至試驗(yàn)最大荷載值。
[0016]試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸地表上部的設(shè)備，然后依次對荷載箱和液壓棒卸荷，液壓棒回縮會(huì)收起支撐臂，從而使反力板與孔壁脫離，然后通過鋼絲繩將下部結(jié)構(gòu)回收。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理:利用液壓支撐反力系統(tǒng)使整套裝置與入巖部分巖體面嵌固，由孔壁巖體提供反力。液壓支撐反力系統(tǒng)與荷載箱、承壓板構(gòu)成整體，作為整套試驗(yàn)裝置的下部結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)放入孔底后，液壓支撐反力系統(tǒng)通過高壓油管(經(jīng)壓力傳感器)與地表的液壓泵聯(lián)接，通過液壓泵加壓，支撐臂張開，使反力板與入巖部位孔壁嵌固提供巖基載荷試驗(yàn)的反力；嵌固后關(guān)閉液壓棒的液壓閥，液壓泵通過高壓油管與加荷系統(tǒng)聯(lián)接，通過液壓泵、荷載箱、承壓板施加荷載，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過壓力傳感器采集荷載(壓力)數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與承壓板通過位移絲、位移傳感器相連，采集位移數(shù)據(jù)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]1、本實(shí)用新型自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置利用液壓支撐反力裝置使整套裝置與入巖部分巖體面嵌固，由孔壁巖體提供反力，承壓板、加荷系統(tǒng)和液壓支撐反力系統(tǒng)一體化組裝，相比現(xiàn)有的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸便利；
[0020]2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接采集荷載箱荷載及承壓板位移，數(shù)據(jù)精度不受地形、巖基埋深等因素的限制，測量精度聞;
[0021]3、在試驗(yàn)完成后，裝置各部分全部回收，能實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，試驗(yàn)成本低，可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型液壓支撐反力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中，1-液壓泵，2-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，3-位移絲，4-壓力傳感器，5-基準(zhǔn)梁，6_液壓支撐反力系統(tǒng)，6a-液壓棒，6b-支撐臂，6c-反力板，7-荷載箱，8-承壓板，9-基準(zhǔn)樁，10-位移傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]參照圖f圖2所示，本實(shí)用新型所述的自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，包括承壓板8、加荷系統(tǒng)、位移測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2以及液壓支撐反力系統(tǒng)，所述加荷系統(tǒng)由荷載箱7、液壓泵1、壓力傳感器4組成，所述荷載箱7設(shè)置于承壓板8上，荷載箱7的頂部通過高壓油管與安裝在地表上的液壓泵I連接，所述壓力傳感器4安裝在高壓油管上；所述位移測量系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁5、基準(zhǔn)樁9、位移傳感器10、位移絲3組成，所述基準(zhǔn)梁5通過基準(zhǔn)樁9安裝在地表上，位移傳感器10安裝在基準(zhǔn)梁5上，位移絲3的兩端連接承壓板8和位移傳感器10 ;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2分別與壓力傳感器4和位移傳感器10連接(用于采集壓力傳感器4和位移傳感器10的信號)；
[0027]所述液壓支撐反力系統(tǒng)6包括液壓棒6a、支撐臂6b以及帶齒的反力板6c，所述液壓棒6a與連接液壓泵1、荷載箱7的高壓油管相連，液壓棒下端為圓盤形，所述支撐臂6b設(shè)有若干組、圍繞所述液壓棒6a的下端均勻分布,各個(gè)支撐臂6b的一端與液壓棒6a的下端鉸接、另一端對應(yīng)與一反力板6c相連，所述反力板6c呈圓弧形，當(dāng)各個(gè)支撐臂6b未張開時(shí)，各個(gè)反力板6c閉合成圓桶狀。
[0028]所述所述支撐臂6b設(shè)有6組、圍繞所述液壓棒6a呈60°夾角均勻分布。
[0029]本實(shí)用新型裝置進(jìn)行巖基載荷試驗(yàn)的方法，包括如下步驟:
[0030]I)鉆孔至需做巖基載荷試驗(yàn)的巖層，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)，控制孔徑、孔深，使入巖深度滿足設(shè)計(jì)要求(如大于lm)，清孔使孔底沉渣達(dá)到要求，并保證孔底平整；
[0031]2)利用鋼絲繩將由液壓支撐反力系統(tǒng)6、荷載箱7、承壓板8、位移絲3及高壓油管構(gòu)成的下部結(jié)構(gòu)吊放至孔底，下放過程中保持下部結(jié)構(gòu)垂直、且位于孔中心，位移絲3的下端與承壓板8連接，位移絲3和高壓油管的上端延伸至地表；
[0032]3)安裝地表上部的液壓泵1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2、壓力傳感器4、位移傳感器10、基準(zhǔn)梁5、基準(zhǔn)樁9及高壓油管等設(shè)備，液壓泵I與地表上部的高壓油管連接，壓力傳感器4安裝在高壓油管上，基準(zhǔn)梁5通過基準(zhǔn)樁9安裝在地表上，位移傳感器10安裝在基準(zhǔn)梁5上，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2分別與壓力傳感器4和位移傳感器10連接；
[0033]4)將步驟2)所述的下部結(jié)構(gòu)稍稍提起，使其懸空，開啟液壓泵1，使液壓棒6a伸張，液壓棒6a帶動(dòng)支撐臂6b張開，根據(jù)壓力傳感器4數(shù)據(jù)變化判斷，當(dāng)壓力傳感器4檢測的壓力值突變時(shí)，反力板6c與入巖部分的孔壁接觸，此時(shí)緩慢下放鋼絲繩使承壓板8下放至孔底，通過液壓泵I對液壓棒6a不斷加壓，使反力板6c上的齒與孔壁契合，反力板6c與孔壁嵌固；
[0034]5)將位移絲3的上端與位移傳感器10連接(位移絲3的兩端分別與承壓板8、位移傳感器10連接)，通過液壓泵1、荷載箱7、承壓板8對孔底巖基施加荷載，然后分別通過壓力傳感器4、位移傳感器10檢測荷載箱7的荷載以及承壓板8的位移(承壓板8的位移由位移絲3傳遞到地表的位移傳感器10)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2同時(shí)采集荷載箱7的荷載數(shù)據(jù)、位移傳感器10的位移數(shù)據(jù)，從而獲得巖基在不同荷載條件下的位移變形數(shù)據(jù)，處理后獲得荷載-位移(Q-S)關(guān)系曲線。
[0035]所述步驟4)中當(dāng)液壓棒6a受到液壓泵I的壓力使得反力板6c對孔壁壓力達(dá)到最大反力板對孔壁壓力值/7時(shí)關(guān)閉液壓棒6a的液壓閥，液壓泵I停止工作。
[0036]所述步驟4)中最大反力板對孔壁壓力值P滿足如下公式:
[0037]NPA P =Q/k(I)
[0038]式(I)中，反力板片數(shù);^:反力板面積；^:最大荷載值4:安全系數(shù)；//:反力板與孔壁摩擦系數(shù)；
[0039]通過獲得式(I)中的從瓜仏左、P等設(shè)計(jì)參數(shù)，求得最大反力板對孔壁壓力值凡
[0040]所述步驟5)中對孔底巖基施加荷載采用單循環(huán)加載方式，第一級加載取試驗(yàn)最大荷載值(試驗(yàn)最大荷載值依據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行預(yù)估)的1/5，此后每級為試驗(yàn)最大荷載值的1/10，每級荷載達(dá)到相對穩(wěn)定后加下一級荷載，直到荷載逐級遞增至試驗(yàn)最大荷載值。
[0041]試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸地表上部的設(shè)備，然后依次對荷載箱7和液壓棒6a卸荷，液壓棒6a回縮會(huì)收起支撐臂6b，從而使反力板6c與孔壁脫離，然后通過鋼絲繩將下部結(jié)構(gòu)回收。
[0042]以上所述的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括承壓板(8)、加荷系統(tǒng)、位移測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)以及液壓支撐反力系統(tǒng)，所述加荷系統(tǒng)由荷載箱(7)、液壓泵(I)、壓力傳感器(4)組成，所述荷載箱(7)設(shè)置于承壓板(8)上，荷載箱(7)的頂部通過高壓油管與安裝在地表上的液壓泵(I)連接，所述壓力傳感器(4)安裝在高壓油管上；所述位移測量系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁(5)、基準(zhǔn)樁(9)、位移傳感器(10)、位移絲(3)組成，所述基準(zhǔn)梁(5)通過基準(zhǔn)樁(9 )安裝在地表上，位移傳感器(10 )安裝在基準(zhǔn)梁(5 )上，位移絲(3 )的兩端連接承壓板(8)和位移傳感器(10);所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)分別與壓力傳感器(4)和位移傳感器(10)連接； 所述液壓支撐反力系統(tǒng)(6)包括液壓棒(6a)、支撐臂(6b)以及帶齒的反力板(6c)，所述液壓棒(6a)與連接液壓泵(I)、荷載箱(7)的高壓油管相連，液壓棒下端為圓盤形，所述支撐臂(6b)設(shè)有若干組、圍繞所述液壓棒(6a)的下端均勻分布，各個(gè)支撐臂(6b)的一端與液壓棒(6a)的下端鉸接、另一端對應(yīng)與一反力板(6c)相連，所述反力板(6c)呈圓弧形，當(dāng)各個(gè)支撐臂(6b)未張開時(shí),各個(gè)反力板(6c)閉合成圓桶狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自反力式深孔巖基載荷試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述所述支撐臂(6b)設(shè)有6組、圍繞所述液壓棒(6a)呈60°夾角均勻分布。
【文檔編號】G01N3/12GK204086026SQ201420533693
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】黃生根, 胡繼偉, 吳文兵 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）