一种用于岩土工程的界面摩阻力测试装置与测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种土工实验测试方法，具体涉及一种用于岩土工程的界面摩阻力测 试装置与测试方法，属于岩土工程领域。
【背景技术】
[0002] 随着城市化的发展，高层建筑已成为解决城市土地资源紧张的主要途径之一，而 高层建筑基本都采用粧基础，对摩擦粧来说，其承载力由粧侧表面与粧周土体间的摩阻力 提供。因此，摩阻力是粧基设计及施工中的一个重要参数，现有设计一般依据勘察报告或者 现行的规范的经验数据取值，但不同条件下土的摩阻力差别较大，勘察报告往往又不能全 面地提供，有时甚至应用混乱。此外，在岩土工程中，与摩阻力相关的还有土钉、锚杆(索）、 基础抗浮等诸多领域。有些领域因摩阻力确定的复杂性只是将其作为一个有利的因素，而 不在设计中予以考虑，这种做法无疑是安全的但同时也是不经济的。
[0003] 因摩阻力大小涉及界面粗糙度、土体性质、周边约束力大小等诸多复杂因素，因 此，一直是个不断研究的课题，在理论方面虽提出了许多计算方法，或确定了一些经验数 据，但都缺乏科学的测试资料为依据。
[0004] 综上所述，为合理确定岩土工程中各类界面摩阻力的大小，迫切需要一种能够直 接测试得到不同条件下界面摩阻力的方法和装置。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种用于岩土工程的界面摩阻 力测试装置与测试方法。
[0006] 本发明的技术方案为:一种用于岩土工程的界面摩阻力测试装置，其特征是，包括 界面摩阻力测试系统和杠杆加载系统，所述的界面摩阻力测试系统包括工作平台和放置于 工作平台上的支架;所述支架由中心开圆孔的顶板、带两个定滑轮的底板、位于顶板和底板 之间的钢管焊接而成；在所述支架上放置盛土桶，所述盛土桶底部开有用于拟测试管粧穿 过的圆孔，所述盛土桶内部填有试验土体，所述试验土体上部安装有压板;所述压板上方设 有杠杆加载系统;所述拟测试管粧内壁贴有应变片，所述拟测试管粧底部安装有位移计，并 在拟测试管粧下端开孔穿插有钢绞线;所述钢绞线将拟测试管粧和荷重传感器串联，并绕 过两个定滑轮和加载配重相连;所述应变片连接于电阻应变仪，所述位移计、荷重传感器和 电阻应变仪与计算机数据采集系统相连。
[0007] 进一步地，所述杠杆加载系统包括钢横梁和钢立柱，所述钢立柱锚固于地面，与所 述钢横梁铰结形成杠杆，所述钢横梁的两端悬挂有用于调节配重的吊篮。
[0008] 进一步地，所述拟测试管粧的材质为钢材、混凝土、或玻璃钢复合材料。
[0009] 进一步地，所述拟测试管粧由多段圆管组成，两段圆管之间采用内、外螺纹连接。
[0010] 进一步地，所述底板为一矩形钢板，所述钢板上焊接有两个定滑轮，其中一个定滑 轮的定位标准为保证连接拟测试管粧底部和该定滑轮之间的钢绞线为垂直向，另一个定滑 轮位于底板边缘，确保能将钢绞线引出，并不接触工作平台侧边。
[0011] 本发明还公开了基于一种用于岩土工程的界面摩阻力测试装置的测试方法，其特 征是，包括以下步骤:往盛土桶中分层填入试验土体并覆盖粧顶，填入完毕后，松开拟测试 管粧;利用杠杆加载系统加载固结，荷载的具体大小根据计算通过调节吊篮重量进行逐级 施加;待土体固结完成后，在配重施加点逐级加载，测试得到界面摩阻力大小及其沿拟测试 管粧长度向的分布情况;通过改变杠杆加载系统施加的固结荷载大小、拟测试管粧的材质 和表面粗糙度、土体的种类，得到不同界面在不同固结荷载下的摩阻力大小和分布情况。
[0012] 本发明所达到的有益效果:通过改变杠杆加载系统施加的固结荷载大小、拟测试 管粧的材质和表面粗糙度、土体的种类，便可得到不同界面在不同固结荷载下的摩阻力大 小和分布情况，并可将该成果运用到复杂的实际工程中，解决现有研究的不足。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明界面摩阻力测试装置的结构示意图；
[0014] 图2是本发明盛土桶的俯视图；
[0015] 图3是本发明支架的俯视图；
[0016] 图4是发明组成拟测试管粧的分段圆管连接正视图；
[0017]图5是本发明由表1得到的荷载-位移曲线；
[0018]图6是本发明由表2得到的管粧轴力分布曲线；
[0019]图7是本发明由表3得到的管粧摩阻力分布曲线。
[0020] 图中各主要附图标记的含义：
[0021] 1 -钢横梁； 2 -吊篮； 3 -钢立柱； 4 -盛土桶；
[0022] 5 -支架； 6-工作平台；7 -拟测试管粧； 8-试验土体；
[0023] 9 一应变片； 10-位移计 11 一荷重传感器； 12-定滑轮；
[0024] 13-加载配重；14 一压板； 15 -电阻应变仪；
[0025] 16-计算机数据采集系统； 17-盛土桶底的圆孔；18-内螺纹；
[0026] 19-外螺纹；20 -钢管； 21 -顶板； 22 -底板；
[0027] 23一顶板圆孔。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，以直径50mm、摩擦长度500mm的管粧为例对本发明作进一步描述。 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范 围。
[0029] 如图1至图4所示，一种用于岩土工程的界面摩阻力测试装置，包括界面摩阻力测 试系统和杠杆加载系统。所述的界面摩阻力测试系统包括工作平台6和放置于工作平台6上 的支架5;所述支架5由中心开圆孔的顶板21、带两个定滑轮的底板22、位于顶板21和底板22 之间的钢管20焊接而成;在所述支架5上放置盛土桶4,所述盛土桶4底部开有用于拟测试管 粧7穿过的圆孔，所述盛土桶4内部填有试验土体8，所述试验土体8上部安装有压板14;所述 压板14上方设有杠杆加载系统;所述拟测试管粧7内壁贴有应变片9，所述拟测试管粧7底部 安装有位移计10,并在拟测试管粧7下端开孔穿插有钢绞线;所述钢绞线将拟测试管粧7和 荷重传感器11串联，并绕过两个定滑轮12和加载配重13相连;所述应变片9连接于电阻应变 仪15,所述位移计10