【CN110185068A】一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910388900.0
(22)申请日 2019.05.10
(71)申请人 河海大学
地址 211100 江苏省南京市江宁开发区佛
城西路8号
(72)发明人 吕亚茹　王媛　苏静波　于陶　
(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人 祁文彦
(51)Int.Cl.
E02D 33/00(2006.01)
(54)发明名称
一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型
试验装置
(57)摘要
本发明公开了一种可模拟原型桩基应力状
态的缩尺模型试验装置，包括圆柱形的外箱和内
箱，内箱内放置土样，桩基埋设在土样中，内箱由
至少四片相同的圆弧形磨具围合形成，外箱底部
设置有四个径向的底座轨道，每片磨具的卡槽对
应卡设在一个底座轨道上，每片磨具和相邻的两
片磨具之间首尾搭接连接，外箱和内箱之间设置
有向内箱侧壁施加压力的装置，使内箱的径向尺
寸缩小；本发明通过设置外箱和可收缩的刚性内
箱，分段模拟实际应力状态下桩-土体系工作性
状，在桩周土内设置垂直的压力计或气囊标定和
实时监测桩-土体系压力变化，从而得到一个可
以重复利用的模拟原型桩-土体系应力状态的缩
尺模型试验装置。

权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 110185068 A 2019.08.30
C N 110185068
A
权　利　要　求　书1/1页CN 110185068 A
1.一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，该试验装置包括圆柱形的外箱和内箱，外箱为有底无盖的壳体结构，内箱内放置土样，桩基埋设在土样中，土样中设置有多对土压力计，每对土压力计包括一个与试验桩基平行的土压力计和一个与试验桩基垂直的土压力计；内箱由至少四片相同的圆弧形磨具围合形成，外箱底部设置有四个径向的底座轨道，每片磨具的底部开设有卡槽，每片磨具的卡槽对应卡设在一个底座轨道上，每片磨具和相邻的两个磨具之间首尾搭接连接，外箱和内箱之间设置有向内箱侧壁施加压力的装置，使内箱的径向尺寸缩小；外箱的顶部设置有反力架，内箱顶部的土样上设置有刚性垫板，反力架和刚性垫板之间设置有向内箱顶部施加压力的装置。

2.根据权利要求1所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，向内箱侧壁施加压力的装置为若干个千斤顶，千斤顶的底座固连于外箱内壁上，千斤顶的伸缩杆与内箱接触连接，千斤顶的伸缩杆伸长时，内箱的磨具之间发生相对滑动，使内箱的径向尺寸缩小。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，向内箱顶部施加压力的装置为若干个千斤顶，千斤顶的底座固连于反力架上，千斤顶的伸缩杆与刚性垫板接触连接。

4.根据权利要求1所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，磨具具有两端，一端为切除外壁的A端，另一端为切除内壁的B端，切除的厚度均为磨具厚度的一半，A端和B端所在圆弧的弧长均为磨具弧长的三分之一。

5.根据权利要求4所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，磨具的A端外壁上开设有半圆形的凹槽作为侧壁轨道，磨具的B端内壁上开设有半圆形的凹槽作为侧壁轨道，侧壁轨道均沿弧长方向开设，一个磨具A端的侧壁轨道与相邻另一个磨具的B端的侧壁轨道相对设置，且在二者围合形成的轨道中设置有滚珠，滚珠的直径等于轨道的内径，侧壁轨道的自由端内均设置有用于防止滚珠滑脱的挡板。

6.根据权利要求5所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，相邻两片磨具连接处内壁设置有弧形的柔性挡板。

7.根据权利要求4所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，磨具的A端外壁上开设有榫头，磨具的B端内壁上开设有与榫头配合的榫槽，榫槽沿磨具B端弧长方向开设，榫槽的自由端内设置有用于防止榫头滑脱的挡板。

8.根据权利要求1所述的一种可模拟原型桩基应力状态的缩尺模型试验装置，其特征在于，向内箱侧壁施加压力的装置为桶状气囊，通过对桶状气囊充气实现对内箱侧壁施加压力；向内箱顶部施加压力的装置为环状气囊，通过对环状气囊充气实现对内箱顶部施加压力。

2。