CN210917492U - 一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，属于膨胀土桩基实验技术领域，包括水箱、进水连接管、箱体、砾石层、粗砂层、细砂层、胀土地基、浸水管、模型桩和应变片。本实用新型试验装置兼具浸失水和多向荷载加载的功能，通过模型试验，研究浸水过程中单桩的上抬和桩身内力变化规律，对比分析膨胀土浸水前后单桩的承载特性，为膨胀土中桩基的设计及后续的理论分析提供试验依据，对记录的试验数据进行整理，计算和修正桩身应变值得到桩侧轴力和桩侧摩阻力等，结合桩顶荷载和沉降量得到模型桩Q‑s曲线。

Description

一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置

技术领域

本实用新型涉及膨胀土桩基实验技术领域，尤其涉及一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置。

背景技术

膨胀土随着含水量的增大，一方面会发生膨胀变形，另一方面其强度会明显降低，在二者共同作用下，会对坐落于膨胀土地基上的建(构)筑物安全产生一定影响。实践证明，桩基础能够有效抵抗由于膨胀土胀缩对上部结构产生的破坏。对于膨胀土地基中的桩基，膨胀土浸水***时会对桩基产生上抬力，失水收缩时又给桩基带了下拉力。此外，膨胀过程中也会对桩基产生水平方向的膨胀力。可见，膨胀土地基中的桩-土相互作用相较于一般土更为复杂，其荷载传递机理也不同。因此，开展膨胀土与桩的相互作用机理的研究具有重要工程意义。

为能更好为实际工程中提供实验数据，解决现有实际膨胀土地基前期地基桩设置，可以减少膨胀土胀缩对基桩的受力影响，需要设置一种实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，解决膨膨胀土地基胀土胀缩影响基桩的受力，减低建筑的寿命的技术问题。

一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，包括水箱、进水连接管、箱体、砾石层、粗砂层、细砂层、胀土地基、浸水管、模型桩和应变片；

所述水箱经进水连接管与箱体的底部连通，所述砾石层放置在箱体底部，所述砾石层设置在砾石层的上端，所述细砂层设置在粗砂层的上端，所述胀土地基设置在细砂层上，所述浸水管***箱体内部，底部与砾石层连通，顶部凸出胀土地基表面，所述模型桩***胀土地基内，且顶部露出胀土地基表面，所述应变片设置在模型桩的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。

进一步地，所述箱体的侧边上设置有斜边支撑架，斜边支撑架上设置有滑槽，滑槽的侧边设置有固定孔。

进一步地，所述滑槽上设置有反力架，反力架顶端设置有横向移位板，横向移位板上设置有千斤顶，反力架一边设置在箱体的前端的滑槽内，另一边设置在后端的滑槽内。

进一步地，本实用新型还包括球铰、力传感器和桩帽，所述桩帽扣在模型桩顶部，所述力传感器设置在桩帽上，所述球铰设置在力传感器的顶部，所述球铰顶部设置有球形槽，所述力传感器与外部应变测试仪连接，所述千斤顶的伸缩底部与球铰接触连接。

进一步地，所述滑槽上设置有加载架，所述一边设置在箱体左边的滑槽内，另一边设置在右边的滑槽内，所述加载架上设置有滑轮，加载架上设置横向力传感器和铁架框，所述铁架框通过钢丝绳穿过滑轮经横向力传感器与模型桩顶部连接，所述铁架框上放置加重块，所述滑轮两边的钢丝绳成直角结构。

进一步地，本实用新型还包括加载墩、桩筏和土壤水分传感器，所述桩筏设置在胀土地基表面，所述桩筏底部设置有若干根等间距设置的模型桩，桩筏固定设置在若干根等间距设置的模型桩上，所述加载墩设置在桩筏上，所述土壤水分传感器设置在若干根等间距设置的模型桩侧边的胀土地基内，且土壤水分传感器通过导线与外部电脑或者上位机显示屏连接。

进一步地，本实用新型还包括竖直位移计和竖向荷载箱，所述竖直位移计竖直设置在加载墩上，所述竖向荷载箱设置在载墩上，所述千斤顶的伸缩底部与竖向荷载箱的顶部连接。

进一步地，本实用新型还包括横向位移计和横向荷载箱，铁架框通过钢丝绳穿过滑轮经横向荷载箱与加载墩顶部连接，所述横向位移计横向设置在加载墩的侧边上。

进一步地，本实用新型还包括三自由度加载仪，所述三自由度加载仪包括自由度竖向支撑板、自由度竖向位移计、自由度横向位移计、自由度横向支撑板、自由度偏向位移计、自由度受力杆、自由度横向固定板、自由度压力弧形框、自由度荷载箱和自由度竖向固定板，所述自由度竖向支撑板顶端固定在反力架上的千斤顶上，所述自由度竖向固定板固定在自由度竖向支撑板上，所述自由度竖向位移计竖直设置在自由度竖向固定板上，所述自由度横向支撑板横向固定在自由度竖向固定板上，所述自由度横向固定板固定设置在自由度横向支撑板上，所述自由度横向位移计横向固定在自由度横向固定板上，所述自由度压力弧形框设置在自由度横向固定板内，所述自由度荷载箱设置在加载墩上，所述自由度受力杆一端设置在自由度荷载箱顶部，顶端与自由度压力弧形框垂直接触连接设置。

进一步地，所述桩筏与模型桩之间设置有连接件，所述连接件包括内套粘合段、连接段和螺纹段，所述内套粘合段、连接段和螺纹段一次固定连接，所述内套粘合段套入模型桩内，且粘合连接，所述连接段侧边上端设置有出线孔，所述桩筏上设置有穿过孔和出线槽，所述连接段穿过桩筏的穿过孔，导线从出线孔和出线槽引出，所述螺纹段上设置螺丝螺纹连接，拧紧桩筏。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型试验装置兼具浸失水和多向荷载加载的功能，通过模型试验，研究浸水过程中单桩的上抬和桩身内力变化规律，对比分析膨胀土浸水前后单桩的承载特性，为膨胀土中桩基的设计及后续的理论分析提供试验依据，对记录的试验数据进行整理，计算和修正桩身应变值得到桩侧轴力和桩侧摩阻力等，结合桩顶荷载和沉降量得到模型桩Q-s曲线。

附图说明

图1是本实用新型的单桩竖向实验结构剖面图。

图2是本实用新型的单桩横向实验结构剖面图。

图3是本实用新型的群桩竖向实验结构剖面图。

图4是本实用新型的群桩横向实验结构剖面图。

图5是本实用新型的群桩自由度加载实验结构剖面图。

图6是本实用新型的连接件结构示意图。

图7是本实用新型的箱体表面俯视图。

图8是本实用新型的弹性模量试验结果。

图中编号：1-水箱、1.1-进水连接管、2-箱体、2.1-斜边支撑架、2.2-滑槽、3-砾石层、4-粗砂层、5-细砂层、6-胀土地基、7-浸水管、8-模型桩、9-应变片、10-反力架、11-千斤顶、12-球铰、13-力传感器、14-桩帽、15-加载架、16-横向力传感器、17-滑轮、18-铁架框、19-竖直位移计、20-竖向荷载箱、21-加载墩、22-桩筏、23-土壤水分传感器、24-横向位移计、25-横向荷载箱、26-三自由度加载仪、26.1-自由度竖向支撑板、26.2-自由度竖向位移计、26.3-自由度横向位移计、26.4-自由度横向支撑板、26.5-自由度偏向位移计、26.6-自由度受力杆、26.7-自由度横向固定板、26.8-自由度压力弧形框、26.9-自由度荷载箱、26.10-自由度竖向固定板、27-连接件、27.1-内套粘合段、27.2-连接段、27.3-出线孔、27.4-螺纹段、27.5-螺丝。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

实施例1：

如图1所示，根据本实用新型的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，包括水箱1、进水连接管1.1、箱体2、砾石层3、粗砂层4、细砂层5、胀土地基6、浸水管7、模型桩8和应变片9。

所述水箱1经进水连接管1.1与箱体2的底部连通，所述砾石层3放置在箱体2底部，所述砾石层3设置在砾石层3的上端，所述细砂层5设置在粗砂层4的上端，所述胀土地基6设置在细砂层5上，所述浸水管7***箱体2内部，底部与砾石层3连通，顶部凸出胀土地基6表面，所述模型桩8***胀土地基6内，且顶部露出胀土地基6表面，所述应变片9设置在模型桩(8)的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。浸水管7侧边设置有若干个出水孔，出水孔处用纱布包住，防止泥土进入柱塞出水管。

模型箱(箱体2)的尺寸为1000mm×1000mm×1000mm，采用厚度为4mm的铁板焊接而成，如图1所示。为防止膨胀土浸水膨胀后导致模型箱被挤压破坏，在模型箱外的顶部、中部和底部分别设置三道型钢焊接固定。模型箱顶部两侧分别焊接两道槽钢，另两侧焊接角钢，一方面增强模型箱的稳定性，另一方面实现上部加载***的放置与水平移动。模型箱底部两侧分别设置两个直径为20mm的进水孔，进水孔外部伸出40mm，方便外接进水管。

实施例2：

如图1所示，所述箱体2的侧边上设置有斜边支撑架2.1，斜边支撑架2.1上设置有滑槽2.2，滑槽2.2的侧边设置有固定孔。滑槽2.2方便测量过程中多不同位置的模型桩8进行测量。

实施例3：

如图1所示，所述滑槽2.2上设置有反力架10，反力架10顶端设置有横向移位板，横向移位板上设置有千斤顶11，反力架10一边设置在箱体2的前端的滑槽(.2内，另一边设置在后端的滑槽2.2内。向移位板和反力架10实现对千斤顶11不同位置的移动，使得可以对不同位置的模型桩8进行测量。

实施例4：

如图1所示，本实用新型实施中还包括球铰12、力传感器13和桩帽14，所述桩帽14扣在模型桩8顶部，所述力传感器13设置在桩帽14上，所述球铰12设置在力传感器13的顶部，所述球铰12顶部设置有球形槽，所述力传感器13与外部应变测试仪连接，所述千斤顶11的伸缩底部与球铰12接触连接。

实施例5：

如图2所示，所述滑槽2.2上设置有加载架15，所述一边设置在箱体2左边的滑槽2.2内，另一边设置在右边的滑槽2.2内，所述加载架15上设置有滑轮17，加载架15上设置横向力传感器16和铁架框18，所述铁架框18通过钢丝绳穿过滑轮17经横向力传感器16与模型桩8顶部连接，所述铁架框18上放置加重块，所述滑轮17两边的钢丝绳成直角结构。

实施例6：

如图3所示，本实用新型实施中还包括加载墩21、桩筏22和土壤水分传感器23，所述桩筏22设置在胀土地基6表面，所述桩筏22底部设置有若干根等间距设置的模型桩8，桩筏22固定设置在若干根等间距设置的模型桩8上，所述加载墩21设置在桩筏22上，所述土壤水分传感器23设置在若干根等间距设置的模型桩8侧边的胀土地基6内，且土壤水分传感器23通过导线与外部电脑或者上位机显示屏连接。

实施例7：

如图3所示，本实用新型实施中还包括竖直位移计19和竖向荷载箱20，所述竖直位移计19竖直设置在加载墩21上，所述竖向荷载箱20设置在载墩21上，所述千斤顶11的伸缩底部与竖向荷载箱20的顶部连接。

实施例8：

如图4所示，本实用新型实施中还包括横向位移计24和横向荷载箱25，铁架框18通过钢丝绳穿过滑轮17经横向荷载箱25与加载墩21顶部连接，所述横向位移计24横向设置在加载墩21的侧边上。

实施例9：

如图6所示，本实用新型实施中还包括三自由度加载仪26，所述三自由度加载仪26包括自由度竖向支撑板26.1、自由度竖向位移计26.2、自由度横向位移计26.3、自由度横向支撑板26.4、自由度偏向位移计26.5、自由度受力杆26.6、自由度横向固定板26.7、自由度压力弧形框26.8、自由度荷载箱26.9和自由度竖向固定板26.10，所述自由度竖向支撑板26.1顶端固定在反力架10上的千斤顶11上，所述自由度竖向固定板26.10固定在自由度竖向支撑板26.1上，所述自由度竖向位移计26.2竖直设置在自由度竖向固定板26.10上，所述自由度横向支撑板26.4横向固定在自由度竖向固定板26.10上，所述自由度横向固定板26.7固定设置在自由度横向支撑板26.4上，所述自由度横向位移计26.3横向固定在自由度横向固定板26.7上，所述自由度压力弧形框26.8设置在自由度横向固定板26.7内，所述自由度荷载箱26.9设置在加载墩21上，所述自由度受力杆26.6一端设置在自由度荷载箱26.9顶部，顶端与自由度压力弧形框26.8垂直接触连接设置。三自由度加载仪26从不同方向施加荷载，可以实现不同角度的荷载的测试。具有更好的效果。

实施例10：

所述桩筏22与模型桩8之间设置有连接件27，所述连接件27包括内套粘合段27.1、连接段27.2和螺纹段27.4，所述内套粘合段27.1、连接段27.2和螺纹段27.4一次固定连接，所述内套粘合段27.1套入模型桩8内，且粘合连接，所述连接段27.2侧边上端设置有出线孔27.3，所述桩筏22上设置有穿过孔和出线槽，所述连接段27.2穿过桩筏22的穿过孔，导线从出线孔27.3和出线槽引出，所述螺纹段27.4上设置螺丝27.5螺纹连接，拧紧桩筏22。连接件27可以更好的固定桩筏22与模型桩8，同时把线引出来，更好的走线，解决走线难的问题。

加载***分为竖向和水平加载装置(如图1-2所示)，加载时放置于模型箱顶部，通过G型夹与模型箱进行机械固定，防止加载时装置移位。竖向加载装置主要由反力架和千斤顶组成，采用千斤顶对模型桩的进行竖向分级加载，通过矩形钢、工字钢和槽钢焊接而成，高度为950mm。两侧竖直矩形钢从顶部到底部，每隔100mm设置两个并列直径为10mm的螺栓孔，实现对加载高度的调节。加载横梁为工字钢，底部焊接一块带有螺栓槽的铁板，通过螺栓连接底部倒置的千斤顶，螺栓槽可实现对加载位置的横向调节。水平加载装置利用重物对模型桩进行水平分级加载，主要由角钢和铁棒焊接而成。铁棒悬吊一个滑轮，通过调节悬挂高度保证加载方向水平。钢绞线通过穿过滑轮一端连接桩头，另一端配上铁挂篮进行加载。

如图1-2所示，模型箱底部填埋厚为250mm的砂石层，从底部往上分别为砾石、粗砂和细砂。膨胀土地基中设置若干竖向浸水通道，由若干根直径为16mm的PVC软管组成，在软管交叉设置4列出水孔，并用土工布包裹管底和侧壁，防止膨胀土堵塞出水孔，试验时将浸水管底部***模型箱底部砂石层150mm。利用水管将水桶和模型箱底部连接，利用虹吸原理对水桶加水，并持续控制水平面与土表面高层一致来实现膨胀土的全浸水膨胀作用，从而达到模拟膨胀土膨胀特性的目的。

试验土样取自广西南宁市水牛研究所附近，为灰白色膨胀土，自由膨胀率为65.5％，根据国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GB50112-2013)，属于中等膨胀土，其基本物理性质指标如表1所示。土料经过烘干、粉碎，制成初始含水量为20％的土样。土样采用人工夯实进行分层填筑，每层控制夯实后的厚度为100mm，填土总高度为700mm，填筑土层干密度为1.45g/cm3。

表1膨胀土基本物理性质

本次模型试验采用铝合金空心管制作模型桩，由上一节确定模型桩总长为700mm，外径为25mm，壁厚为2mm，模型桩入土深度为600mm，土表以上长度为100mm，其中在桩顶以下30mm处预留直径为5mm的圆孔，为了引出内侧应变片导线。为了量测桩身应变值，沿桩身内侧粘贴应变片，竖向受荷单桩的应变片为等间距布置，水平受荷单桩的应变片布置为上密下疏。应变片采用基底尺寸为0.5mm×0.5mm、电阻值为119.9±0.1Ω的浙江黄岩电阻应变计。为粘贴应变片，需要将模型桩对半剖开，粘贴应变片前，在桩身上标记应变片位置，用砂纸打磨光滑，涂抹502胶水，将应变片粘贴至标记处，连接导线后将导线从桩顶预留走线孔中引出并贴好标签。涂抹环氧树脂在应变片及其接线端处进行防水，并使用环氧树脂在桩底胶粘尼龙塞，同时粘贴解剖开的模型桩，静置24小时，确保环氧树脂完全凝结。

模型桩粘结完毕后，利用TST3822EN静态应变测试仪，将模型桩两端简支，采用简支梁弯矩方法对模型桩进行标定，测量其弹性模量(如图6所示)。加载测量过程中保证模型桩的应变片粘贴面方向垂直朝下，通过桩身导向连接应变仪。加载完成后将应变片面方向垂直朝上，再重复以上操作进行加载并记录数据。

首先由材料力学计算每个应变片处的弯矩：

M＝F(L-h)/2 (1)

其中：M为应变片处计算弯矩，F为简支梁中心位置处施加的竖向荷载，L为简支梁总长度，因为模型桩的应变片位置并不是紧贴桩顶及桩底，标定过程中简支长度L＝0.58m，h为应变片距离简支支点的距离。

通过应变采集仪得到的应变，根据公式计算该处应变值与弯矩关系的系数：

对本试验模型桩，应变片距中性轴距离y＝r＝0.0105m。E为截面处应变片的弹性模量；I为截面惯性矩；ε为应变片的应变。

作弯矩、截面几何参数与应变的关系曲线得到斜率，得到截面处桩身弯矩与应变的关系系数，并做出曲线如图8所示，从图中可以看出模型桩弹性模量为69.5GPa。标定结束后，用环氧树脂在桩身外侧粘上一层细砂，增加桩身粗糙度，保证桩土作用有一定的摩擦力。

对于在模型箱内进行单桩试验，需要考虑箱壁对桩周土体约束的边界效应以及桩中心距s过小时相邻桩的挤土效应。孔纲强等(2009)研究表明模型桩与模型箱壁之间的距离在3倍桩径d以上时，边界效应可以忽略。戴国亮等(2011)认为对于超长桩，当桩中心距s达到10倍桩径d以上时，可以忽略群桩效应的影响。《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)将疏桩(s>6d的桩)等同于单桩考虑。本次试验取模型桩与箱壁的最短距离为250mm，桩间距为500mm，计算试验中尺寸效应的影响如下：

模型桩距模型箱壁的距离：250/25＝10>3，满足模型桩与模型箱壁之间的距离要求；

桩间距：500/25＝20>10，满足忽略群桩效应影响的桩间距要求。

从而认为，本次试验中的边界效应可以忽略，将模型桩视为单桩考虑。

试验中模型桩在模型箱中的平面布置。特别注意的是，由于浸水管的材质为PVC软管，因此在分层夯土的过程中其难免会受弯变形，从而导致浸水管顶部与预先设计位置有所偏差，但并不影响其对膨胀土浸润功能的实现。

Tabl根据前面的土工实验结果可知，膨胀土遇水后强度下降明显，表现出明显的膨胀性，从而影响桩基的工作性状。如膨胀土遇水膨胀将对桩产生上拔力，失水收缩又将对桩产生下拉力，导致膨胀土中的桩-***同作用比一般土中的要复杂得多。因此，本节围绕膨胀土地基中单桩的荷载传递规律，并结合膨胀土对水敏感性的特点，分别设计了膨胀土浸水试验和桩基静载试验。本次试验方案共分为2组，设计4根单桩，分别为2根竖向受荷单桩和2根水平受荷单桩。第一组测试竖向受荷单桩浸水前后的竖向极限承载力，第二组测试水平受荷单桩浸水前后的水平极限承载力，试验分组如表2所示。通过模型试验，研究浸水过程中单桩的上抬和桩身内力变化规律，对比分析膨胀土浸水前后单桩的承载特性，为膨胀土中桩基的设计及后续的理论分析提供试验依据。

表2试验分组

试验时通过对水桶加水，并持续控制水平面与土表面高层一致来实现膨胀土的全浸水膨胀作用，从而达到模拟膨胀土膨胀特性的目的。在浸水过程中通过百分表测量桩顶和土表的***量。根据前人试验经验，浸水初期桩顶和土表的***量变化较为剧烈，因此读数频率设计为1次/h。随着时间的增长，***量逐渐趋于稳定，读数频率适当减小至1次/6h。另外，通过静态应变测试仪测量浸水过程中桩身的轴力变化。将每根桩导线和温度补偿片连接应变仪，然后将静态应变测试仪连接至电脑，并设置好采集间隔为3600s(即1h)一次。当百分表读数与应变仪数据趋于稳定后48h内再无明显波动，则浸水试验完成。本次试验浸水历时14d。由于浸水前已对1#和3#桩进行了静载试验，因此本次浸水过程只测量2#和4#桩顶及地表的***量和内力变化。

(1)竖向静载试验

采用自主研制的竖向加载***，对浸水前后的模型桩进行分级加载试验，建立模型桩的Q-s曲线，从而确定模型桩的竖向极限承载力。加载过程中，利用静态应变测试仪自动采集桩身应变，在桩帽上安装百分表用以测量桩顶沉降，桩顶和千斤顶之间设置一力传感器，用来记录加载级数数据。试验步骤如下所示：

①准备工作：将加载反力架放置在模型箱之上，安装千斤顶，通过调整反力架和千斤顶的位置确保加载方向与模型桩轴心线一致，然后通过G型夹与模型箱进行机械固定。

②安装仪器：为了保证模型桩承受的竖向荷载与轴心一致，桩顶以上分别设置桩帽、力传感器和球铰，桩帽顶设置一百分表，用以测量桩顶沉降。自主研制的桩帽底部嵌套进桩顶，顶部开设螺栓孔，并通过螺栓与力传感器进行机械固定，保证力传感器不会产生水平方向的位移。力传感器上同样通过螺栓与球铰固定，千斤顶则通过焊接在顶部的半球与球铰接触对模型桩进行分级加载。

③竖向加载及记录数据：利用千斤顶对模型桩进行竖向分级加载，并记录每级加载的荷载大小和桩顶沉降量。当每级加载的桩身应变值和沉降量稳定时，进行下一级的加载；当某级加载中桩顶沉降急剧增加时，则停止加载。

④整理数据：对记录的试验数据进行整理，计算和修正桩身应变值得到桩侧轴力和桩侧摩阻力等，结合桩顶荷载和沉降量得到模型桩Q-s曲线。

水平静载试验

采用自主研制的水平加载***，对浸水前后的模型桩进行分级加载试验，建立模型桩的p-y曲线，从而确定模型桩的水平极限承载力。加载过程中，利用静态应变测试仪自动采集桩身应变，在桩顶加载点处及土表处安装2个百分表用以测量桩顶水平位移，桩顶和铁挂篮之间设置一力传感器，用来记录加载级数数据。试验步骤如下所示：

①准备工作：将加载反力架放置在模型箱之上，并调节安装好滑轮，确保加载方向水平。将钢绞线穿过桩顶预先设置的圆孔，并连接力传感器。传感器的另一端同样绑定钢绞线，并穿过滑轮配上铁挂篮进行加载。完成后通过G型夹将反力架与模型箱进行机械固定。

②安装仪器：在桩顶加载点处及土表处安装2个百分表，用以测量桩顶水平位移。

③水平加载及记录数据：采用在铁挂篮添加重物的方式对模型桩进行水平分级加载，并记录每级加载的荷载大小和桩顶水平位移。当每级加载的桩身应变值和位移量稳定时，进行下一级的加载；当某级加载中位移量急剧增加时，则停止加载。

④整理数据：对记录的试验数据进行整理，通过所测得的桩身应变值得到桩身弯矩，并利用公式拟合计算得到桩侧土抗力和桩身水平位移，由此得到膨胀土地基中模型桩p-y曲线。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：包括水箱(1)、进水连接管(1.1)、箱体(2)、砾石层(3)、粗砂层(4)、细砂层(5)、胀土地基(6)、浸水管(7)、模型桩(8)和应变片(9)；

所述水箱(1)经进水连接管(1.1)与箱体(2)的底部连通，所述砾石层(3)放置在箱体(2)底部，所述砾石层(3)设置在砾石层(3)的上端，所述细砂层(5)设置在粗砂层(4)的上端，所述胀土地基(6)设置在细砂层(5)上，所述浸水管(7)***箱体(2)内部，底部与砾石层(3)连通，顶部凸出胀土地基(6)表面，所述模型桩(8)***胀土地基(6)内，且顶部露出胀土地基(6)表面，所述应变片(9)设置在模型桩(8)的侧边上，且通过导线引出外部应变测试仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述箱体(2)的侧边上设置有斜边支撑架(2.1)，斜边支撑架(2.1)上设置有滑槽(2.2)，滑槽(2.2)的侧边设置有固定孔。

3.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述滑槽(2.2)上设置有反力架(10)，反力架(10)顶端设置有横向移位板，横向移位板上设置有千斤顶(11)，反力架(10)一边设置在箱体(2)的前端的滑槽(2.2)内，另一边设置在后端的滑槽(2.2)内。

4.根据权利要求3所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括球铰(12)、力传感器(13)和桩帽(14)，所述桩帽(14)扣在模型桩(8)顶部，所述力传感器(13)设置在桩帽(14)上，所述球铰(12)设置在力传感器(13)的顶部，所述球铰(12)顶部设置有球形槽，所述力传感器(13)与外部应变测试仪连接，所述千斤顶(11)的伸缩底部与球铰(12)接触连接。

5.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述滑槽(2.2)上设置有加载架(15)，所述加载架(15)一边设置在箱体(2)左边的滑槽(2.2)内，另一边设置在右边的滑槽(2.2)内，所述加载架(15)上设置有滑轮(17)，加载架(15)上设置横向力传感器(16)和铁架框(18)，所述铁架框(18)通过钢丝绳穿过滑轮(17)经横向力传感器(16)与模型桩(8)顶部连接，所述铁架框(18)上放置加重块，所述滑轮(17)两边的钢丝绳成直角结构。

6.根据权利要求2所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括加载墩(21)、桩筏(22)和土壤水分传感器(23)，所述桩筏(22)设置在胀土地基(6)表面，所述桩筏(22)底部设置有若干根等间距设置的模型桩(8)，桩筏(22)固定设置在若干根等间距设置的模型桩(8)上，所述加载墩(21)设置在桩筏(22)上，所述土壤水分传感器(23)设置在若干根等间距设置的模型桩(8)侧边的胀土地基(6)内，且土壤水分传感器(23)通过导线与外部电脑或者上位机显示屏连接。

7.根据权利要求3所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括竖直位移计(19)和竖向荷载箱(20)，所述竖直位移计(19)竖直设置在加载墩(21)上，所述竖向荷载箱(20)设置在载墩(21)上，所述千斤顶(11)的伸缩底部与竖向荷载箱(20)的顶部连接。

8.根据权利要求5所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括横向位移计(24)和横向荷载箱(25)，铁架框(18)通过钢丝绳穿过滑轮(17)经横向荷载箱(25)与加载墩(21)顶部连接，所述横向位移计(24)横向设置在加载墩(21)的侧边上。

9.根据权利要求3所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：还包括三自由度加载仪(26)，所述三自由度加载仪(26)包括自由度竖向支撑板(26.1)、自由度竖向位移计(26.2)、自由度横向位移计(26.3)、自由度横向支撑板(26.4)、自由度偏向位移计(26.5)、自由度受力杆(26.6)、自由度横向固定板(26.7)、自由度压力弧形框(26.8)、自由度荷载箱(26.9)和自由度竖向固定板(26.10)，所述自由度竖向支撑板(26.1)顶端固定在反力架(10)上的千斤顶(11)上，所述自由度竖向固定板(26.10)固定在自由度竖向支撑板(26.1)上，所述自由度竖向位移计(26.2)竖直设置在自由度竖向固定板(26.10)上，所述自由度横向支撑板(26.4)横向固定在自由度竖向固定板(26.10)上，所述自由度横向固定板(26.7)固定设置在自由度横向支撑板(26.4)上，所述自由度横向位移计(26.3)横向固定在自由度横向固定板(26.7)上，所述自由度压力弧形框(26.8)设置在自由度横向固定板(26.7)内，所述自由度荷载箱(26.9)设置在加载墩(21)上，所述自由度受力杆(26.6)一端设置在自由度荷载箱(26.9)顶部，顶端与自由度压力弧形框(26.8)垂直接触连接设置。

10.根据权利要求6所述的一种可多向加载的膨胀土桩基实验装置，其特征在于：所述桩筏(22)与模型桩(8)之间设置有连接件(27)，所述连接件(27)包括内套粘合段(27.1)、连接段(27.2)和螺纹段(27.4)，所述内套粘合段(27.1)、连接段(27.2)和螺纹段(27.4)一次固定连接，所述内套粘合段(27.1)套入模型桩(8)内，且粘合连接，所述连接段(27.2)侧边上端设置有出线孔(27.3)，所述桩筏(22)上设置有穿过孔和出线槽，所述连接段(27.2)穿过桩筏(22)的穿过孔，导线从出线孔(27.3)和出线槽引出，所述螺纹段(27.4)上设置螺丝(27.5)螺纹连接，拧紧桩筏(22)。

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