一种岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备及方法

技术领域

本发明涉及复合地基桩检测技术领域，具体涉及一种岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备及方法。

背景技术

对于膨胀土、湿陷性土、冻土、填土等特殊性土地区的建构筑物复合地基应用比较广泛，目前全国范围内膨胀土的胀缩、湿陷性土和填土的湿陷、冻土的冻胀破坏建构筑物的案例不仅期数，特殊性土的对建构筑物的破坏形式有建构筑物开裂、不均匀沉降、倾倒、滑移等不同形式。我国对于处理上述问题费用投入也较高，但特殊性土对建构筑物的破坏也对国民经济以及人身安全也造成了不可估量的损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备及方法，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备，包括增强体、施力器、岩土层、砂垫层、桩间土应力检测器和增强体应力检测器，所述砂垫层铺设在岩土层的表面上；所述增强体竖直安装在所述岩土层内，其上端与所述砂垫层的下表面贴合；所述施力器安装在所述砂垫层的上方，用于给所述砂垫层施加力；

所述桩间土应力检测器和所述增强体应力检测器分别安装在所述砂垫层上，且所述增强体应力检测器位于所述增强体的正上方，所述桩间土应力检测器和所述增强体应力检测器分别用于检测所述施力器施力时所述岩土层和所述增强体所承受的载荷。

本发明的有益效果是：测试过程中，通过施力器给砂垫层施加力，此时岩土层和增强体均会受到相应的作用力；同时，通过桩间土应力检测器和增强体应力检测器检测所述施力器施力时岩土层和增强体所承受的载荷，并根据上述所获得的载荷值计算出增强体复合地基桩土应力比，测试方便。

本发明结构简单，设计合理，可更加准确有效的取得对特殊性土地区有粘结强度增强体复合地基桩土应力比，以控制特殊性岩土对建构筑不产生的影响，降低成本，控制特殊性土地区的建构筑物破坏风险。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述增强体应力检测器包括至少一个增强体应力传感器，每个所述增强体应力传感器均安装在所述砂垫层上，且其位于所述增强体的正上方。

采用上述进一步方案的有益效果是测试过程中，通过施力器给砂垫层施加力，此时岩土层和增强体均会受到相应的作用力；同时，通过增强体应力传感器检测增强体所受到的载荷，测试方便。

进一步，所述增强体应力检测器包括多个所述增强体应力传感器，多个所述增强体应力传感器均匀间隔安装在所述砂垫层上。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，多个增强体应力传感器的设计可有效提高增强体所受载荷检测的精确度。

进一步，所述桩间土应力检测器包括至少一个桩间土应力传感器，每个所述桩间土应力传感器均安装在所述砂垫层上，其位于所述砂垫层对应所述增强体以外的区域。

采用上述进一步方案的有益效果是测试过程中，通过施力器给砂垫层施加力，此时岩土层和增强体均会受到相应的作用力；同时，通过桩间土应力传感器检测岩土层所受到的载荷，测试方便。

进一步，所述桩间土应力检测器包括多个所述桩间土应力传感器，多个所述桩间土应力传感器均安装在所述砂垫层对应所述增强体以外的区域上，且所述增强体应力传感器位于多个所述桩间土应力传感器围合成的区域内。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，多个桩间土应力传感器的设计可有效提高岩土层所受载荷检测的精确度。

进一步，所述施力器包括驱动件和承压板，所述承压板位于所述砂垫层的上方；所述驱动件固定设置在所述承压板的上方，其驱动端与所述承压板固定连接，用于驱动所述承压板上下移动；所述增强体应力传感器和所述桩间土应力传感器位于所述承压板与所述砂垫层重叠的区域。

采用上述进一步方案的有益效果是测试过程中，通过驱动件驱动承压板上下移动，以给砂垫层施加一个作用力，以模拟岩土层的受力情况。

进一步，所述承压板为圆形板或矩形板。

采用上述进一步方案的有益效果是承压板的形状设计合理，方便给砂垫层施加力。

进一步，所述施力器还包括固定支架，所述固定支架固定架设在所述砂垫层的上方，所述驱动件固定安装在所述固定支架的顶部。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，通过固定支架方便安装驱动件，安装方便。

进一步，所述固定支架的顶部固定安装有千分表。

采用上述进一步方案的有益效果是施力过程中，可通过千分表测量承压板移动的距离，检测方便。

本发明还涉及一种采用如上所述的岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备的方法，包括以下具体步骤：

施力器给砂垫层施加力，同时桩间土应力检测器和增强体应力检测器分别检测岩土层和增强体所承受的载荷，并根据上述获得的载荷计算出增强体复合地基桩土的应力比。

采用上述进一步方案的有益效果是本发明提供一种应力比测试方法，该方法设计合理，可更加准确有效的取得对特殊性土地区有粘结强度增强体复合地基桩土应力比，以控制特殊性岩土对建构筑不产生的影响，降低成本，控制特殊性土地区的建构筑物破坏风险。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中增强体应力传感器第一种设置方式的结构示意图；

图3为本发明中增强体应力传感器第二种设置方式的结构示意图；

图4为本发明中桩间土应力传感器第一种设置方式的结构示意图；

图5为本发明中桩间土应力传感器第二种设置方式的结构示意图；

图6为本发明中桩间土应力传感器第三种设置方式的结构示意图；

图7为本发明中桩间土应力传感器第四种设置方式的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、增强体；2、岩土层；3、砂垫层；4、增强体应力传感器；5、桩间土应力传感器；6、驱动件；7、承压板；8、固定支架；9、千分表；10、反力装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1至图7所示，本实施例提供一种岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备，包括增强体1、施力器、岩土层2、砂垫层3、桩间土应力检测器和增强体应力检测器，所述砂垫层3铺设在岩土层2的表面上；所述增强体1竖直安装在所述岩土层2内，其上端与所述砂垫层3的下表面贴合；所述施力器安装在所述砂垫层3的上方，用于给所述砂垫层3施加力；

所述桩间土应力检测器和所述增强体应力检测器分别安装在所述砂垫层3上，且所述增强体应力检测器位于所述增强体1的正上方，所述桩间土应力检测器和所述增强体应力检测器分别用于检测所述施力器施力时所述岩土层2和所述增强体1所承受的载荷。

测试过程中，通过施力器给砂垫层3施加力，此时岩土层2和增强体1均会受到相应的作用力；同时，通过桩间土应力检测器和增强体应力检测器检测所述施力器施力时岩土层2和增强体1所承受的载荷，并根据上述所获得的载荷值计算出增强体复合地基桩土应力比，测试方便。

优选地，本实施例中，上述岩土层2分为上层和下层，上层位于下层的上方。

本实施例结构简单，设计合理，可更加准确有效的取得对特殊性土地区有粘结强度增强体复合地基桩土应力比，以控制特殊性岩土对建构筑不产生的影响，降低成本，控制特殊性土地区的建构筑物破坏风险。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，所述增强体应力检测器包括至少一个增强体应力传感器4，每个所述增强体应力传感器4均安装在所述砂垫层3上，且其位于所述增强体1的正上方。

测试过程中，通过施力器给砂垫层3施加力，此时岩土层2和增强体1均会受到相应的作用力；同时，通过增强体应力传感器4检测增强体所受到的载荷，测试方便。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，所述增强体应力检测器包括多个所述增强体应力传感器4，多个所述增强体应力传感器4均匀间隔安装在所述砂垫层3上。

该方案结构简单，设计合理，多个增强体应力传感器4的设计可有效提高增强体1所受载荷检测的精确度。

优选地，本实施例中，上述增强体应力传感器4可以设置三个，也可以设置其他适宜的数量，例如四个或五个，甚至更多。

实施例4

在实施例2至实施例3任一项的基础上，本实施例中，所述桩间土应力检测器包括至少一个桩间土应力传感器5，每个所述桩间土应力传感器5均安装在所述砂垫层3上，其位于所述砂垫层3对应所述增强体1以外的区域。

测试过程中，通过施力器给砂垫层3施加力，此时岩土层2和增强体1均会受到相应的作用力；同时，通过桩间土应力传感器5检测岩土层2所受到的载荷，测试方便。

实施例5

在实施例4的基础上，本实施例中，所述桩间土应力检测器包括多个所述桩间土应力传感器5，多个所述桩间土应力传感器5均安装在所述砂垫层3对应所述增强体1以外的区域上，且所述增强体应力传感器4位于多个所述桩间土应力传感器5围合成的区域内。

该方案结构简单，设计合理，多个桩间土应力传感器5的设计可有效提高岩土层2所受载荷检测的精确度。

优选地，本实施例中，上述桩间土应力传感器5可以设置三个，也可以设置其他适宜的数量，例如四个或五个，甚至更多。

需要说明的是，上述每个增强体应力传感器4和每个桩间土应力传感器5均采用的是现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。

另外，上述每个增强体应力传感器4和每个桩间土应力传感器5均直接放置在砂垫层3上。

需要说明的是，上述多个增强体应力传感器4和多个桩间土应力传感器5虽然是设置在砂垫层3上，但是其分别对应的是增强体1和岩土层2的区域，因此可以检测出增强体1和岩土层2所收到的载荷。

实施例6

在实施例4至实施例5任一项的基础上，本实施例中，所述施力器包括驱动件6和承压板7，所述承压板7位于所述砂垫层3的上方；所述驱动件6固定设置在所述承压板7的上方，其驱动端与所述承压板7固定连接，用于驱动所述承压板7上下移动；所述增强体应力传感器4和所述桩间土应力传感器5位于所述承压板7与所述砂垫层3重叠的区域。

测试过程中，通过驱动件6驱动承压板7上下移动，以给砂垫层3施加一个作用力，以模拟岩土层2的受力情况。

优选地，本实施例中，上述驱动件6优选现有技术中的千斤顶。

实施例7

在实施例6的基础上，本实施例中，所述承压板7为圆形板或矩形板。

上述承压板7的形状设计合理，方便给砂垫层3施加力。

实施例8

在实施例6至实施例7任一项的基础上，本实施例中，所述施力器还包括固定支架8，所述固定支架8固定架设在所述砂垫层3的上方，所述驱动件6固定安装在所述固定支架8的顶部。

该方案结构简单，设计合理，通过固定支架8方便安装驱动件6，安装方便。

优选地，本实施例中，上述固定支架8优选门形架。

或者，上述千斤顶也可以设置在固定支架8上端固定设置的反力装置10上。

实施例9

在实施例8的基础上，本实施例中，所述固定支架8的顶部固定安装有千分表9。

施力过程中，可通过千分表9测量承压板7移动的距离，检测方便。

优选地，本实施例中，上述千分表9可以设置一个，也可以设置多个并沿承压板7的边缘均匀间隔分布，具体根据实际需求进行设计。

基于上述方案，多个电子设备分别与控制器通讯连接。

实施例10

在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种采用如上所述的岩土区增强体复合地基桩土应力比测试设备的方法，包括以下具体步骤：

施力器给砂垫层3施加力，同时桩间土应力检测器和增强体应力检测器分别检测岩土层2和增强体1所承受的载荷，并根据上述获得的载荷计算出增强体复合地基桩土的应力比。

本实施例提供一种应力比测试方法，该方法设计合理，可更加准确有效的取得对特殊性土地区有粘结强度增强体复合地基桩土应力比，以控制特殊性岩土对建构筑不产生的影响，降低成本，控制特殊性土地区的建构筑物破坏风险。

本实施例通过试验得出的复合地基桩土应力比n，分析确定桩间距L，使特殊土层处的附加应力(P

本发明的工作原理如下：

不同尺寸增强体、承载板尺寸以及应力传感器数量的对应关系参见表1：

表1不同尺寸增强体、承载板尺寸以及应力传感器数量表

增强体复合地基桩土应力比的具体计算过程如下：

上述多个增强体应力传感器(a

As——承压板面积(m

Aa——增强体面积(m

Ab——承压板范围内增强体以外的面积(m

增强体复合地基桩土应力比为：

本发明通过试验得出的复合地基桩土应力比n，分析确定桩间距L，使特殊土层处的附加应力(P

需要说明的是，附图2和附图3表示的是多个增强体应力传感器4与增强体1的相对位置关系，附图4至附图7则表示的是承压板对应多个桩间土应力传感器的分布示意图，且承压板7为一整块板，中间并无开口，附图4至附7承压板7中心处的圆形进行表示的是承压板7除增强体1以外的区域。

另外，本发明所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件与控制器电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。