一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置及其使用方法与流程

本发明属于岩土工程，具体涉及一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置及其使用方法。

背景技术：

1、地层桩基的极限侧摩阻力是工程建设中重要的指标参数，目前岩土工程确定地层桩基的极限侧摩阻力的方法有：第一，现场应变测定法，该方法是通过对已成的桩基施加高应变或低应变力，再通过桩身上的应力传感器测量对应桩基的岩土地层极限侧摩阻力，该方法存在的问题是只能测定桩基完桩后的岩土地层侧摩阻力，无法测定完桩前的岩土地层侧摩阻力，且测定设备庞大而又复杂；第二，地层岩土原位测试推导法，该方法是在岩土勘察阶段通过采用例如岩土静力触探试验、标贯试验等原位测试数据并通过经验公式推导计算出被测岩土地层的极限侧摩阻力，因为地层极限侧摩阻力经验公式是一个区域性的公式，可能在“点”状工程中该经验公式或其中的经验参数不一定适用，所以该方法存在的问题是仅适用于设计等级为丙类或地层简单、设计等级为乙类的建筑；第三，规范经验参数查表法，该方法是先通过对勘察现场采取的岩土样进行土工试验而取得的土工参数数据分析评价，再通过经验参数法查《建筑桩基技术规范》(94-2008)桩的极限侧阻力标准值确定地层侧摩阻力值，该方法存在的问题是，土工参数数据分析评价的土的状态是间接值，状态取值也有一定的范围，对应桩的极限侧阻力标准值也是范围值，其地层侧摩阻力值精度不高，该方法仅适用于设计等级为丙类建筑。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置及其使用方法，解决现有的测定设备复杂，侧摩阻力值的方法适用面窄以及地层极限侧摩阻力值精度不高的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，包括岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪、压缩气体提供装置和拉力提升装置；所述岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪内部设有枕型气囊，枕型气囊上端连接有拉力绳，枕型气囊四周环贴有桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体，桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体内镶嵌有极限侧摩阻力测定模块组片，极限侧摩阻力测定模块组片表面预置有土压力传感仪；压缩气体提供装置的出气口设置有枕型气囊气压控制装置，压缩气体提供装置通过枕型气囊气压控制装置与枕型气囊(8)连接，枕型气囊气压控制装置上安装有枕型气囊气压测量仪；与枕型气囊连接的拉力绳的另一端缠绕在拉力提升装置上，拉力提升装置侧面连接有压力与拔力输出测定仪。

4、优选地，所述极限侧摩阻力测定模块组片为混凝土桩极限侧摩阻力测定模块组片、钢桩极限侧摩阻力测定模块组片或复合地基的桩基模块组片。

5、优选地，所述极限侧摩阻力测定模块组片内置有全方位振动发生器。

6、优选地，枕型气囊上端安装有气管道，气管道内设有供气线，枕型气囊通过供气线与压缩气体提供装置相连。

7、优选地，还包括筒体，所述枕型气囊设置在筒体的内部中心。

8、进一步优选地，所述筒体上端设有受力平衡板，筒体下端设有下托板，受力平衡板和下托板之间通过钢绳连接固定。

9、优选地，还包括基座，拉力提升装置固定于拉力提升装置基座上。

10、进一步优选地，拉力提升装置基座与拉力提升装置之间设置有电源与控制数据手簿，电源与控制数据手簿能够对压缩气体提供装置进行电源控制、信号控制和数据处理。

11、优选地，拉力提升装置为电卷扬机、电动葫芦或电动提升机。

12、本发明还公开了上述一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置的使用方法，还包括全方位振动发生器，全方位振动发生器设置在极限侧摩阻力测定模块组片内部；

13、使用方法的步骤如下：

14、将岩土地层极限侧摩阻力测定仪下入被测地层层位，根据测定地层目标层上部土压力总和计算确定枕型气囊需产生的外扩力值，启动压缩气体提供装置，通过枕型气囊气压测量仪和枕型气囊气压控制装置给枕型气囊充气，使枕型气囊膨胀，推动桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体带动极限侧摩阻力测定模块组片向土体紧贴靠拢，通过全方位振动发生器模拟振动环境，通过土压力传感仪测量土压力，通过调节枕型气囊气压控制装置模拟极限侧摩阻力测定模块组片受土压力实际值；而后启动拉力提升装置，通过缠绕的拉力绳向上拉动岩土地层极限侧摩阻力测定仪，并通过压力与拔力输出测定仪测定实时的上拔力和土压力，而后通过极限破坏时的上拔力、土压力和桩基类型的极限侧摩阻力测定模块组片与土体接触面积参数，校核计算出岩土地层桩基极限侧摩阻力值。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明提供的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，压缩气体提供装置、枕型气囊气压控制装置和枕型气囊气压测量仪能够控制并实时监测岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪中枕型气囊的气压，使枕型气囊在充气过程中体积侧向膨胀，从而推动四周的桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体带动极限侧摩阻力测定模块组片向土体紧贴靠拢，并通过土压力传感仪测量土压力，从而模拟地层实际地质环境提供桩基承受的岩土压力实际值；拉力提升装置通过缠绕的拉力绳与岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪实现连接，并通过拉力绳带动岩土地层侧摩阻力测定仪实现在被测岩土地层井孔内指定深度处的上升和下降；拉力提升装置上连接的压力与拔力输出测定仪，能够在地层桩基极限侧摩阻力测定装置工作过程中测定实时的上拔力和土压力，最终测定被测岩土地层的侧摩阻力值。该装置结构简单、易操作，测定原理科学，可模拟实际的桩基地质环境，地层测试段选择自由，并可模拟由于上部建筑可能产生振动条件下的岩土地层桩基极限侧摩阻力值，最终结果完全适用于《建筑桩基技术规范》(94-2008)规定的设计等级甲类及以下建筑，能够应用于岩土工程井孔内任意深度不同桩基类型的岩土地层极限侧摩阻力的测定。

17、进一步地，桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体中镶嵌的极限侧摩阻力测定模块组片为混凝土桩极限侧摩阻力测定模块组片、钢桩极限侧摩阻力测定模块组片或复合地基的桩基模块组片，使地层桩基极限侧摩阻力测定装置能够适用不同的桩基类型，适用范围更广。

18、进一步地，全方位振动发生器的设置，能够更好地模拟由于上部建筑可能产生振动条件下的地层桩基极限侧摩阻力值。

19、本发明提供的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置的使用方法，该方法所用设备结构简单、易操作，对于测定目标地层可任意确定，测量方法合理、科学、检测费用少，地层侧摩阻力值为实地测定，因而检测结果更接近地层侧摩阻力的真值，能够在基桩成桩前快速、简便地测定岩土地层桩基极限侧摩阻力值，为设计人员计算确定桩型、桩长和桩径等参数提供方便。

技术特征：

1.一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，包括岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪、压缩气体提供装置(20)和拉力提升装置(3)；所述岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪内部设有枕型气囊(8)，枕型气囊(8)上端连接有拉力绳(4)，枕型气囊(8)四周环贴有桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体(14)，桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体(14)内镶嵌有极限侧摩阻力测定模块组片，极限侧摩阻力测定模块组片表面预置有土压力传感仪(11)；压缩气体提供装置(20)的出气口设置有枕型气囊气压控制装置(19)，压缩气体提供装置(20)通过枕型气囊气压控制装置(19)与枕型气囊(8)连接，枕型气囊气压控制装置(19)上安装有枕型气囊气压测量仪(18)；与枕型气囊(8)连接的拉力绳(4)的另一端缠绕在拉力提升装置(3)上，拉力提升装置(3)侧面连接有压力与拔力输出测定仪(2)。

2.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，所述极限侧摩阻力测定模块组片为混凝土桩极限侧摩阻力测定模块组片(13)、钢桩极限侧摩阻力测定模块组片(16)或复合地基的桩基模块组片。

3.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，所述极限侧摩阻力测定模块组片内置有全方位振动发生器(12)。

4.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，枕型气囊(8)上端安装有气管道，气管道内设有供气线(7)，枕型气囊(8)通过供气线(7)与压缩气体提供装置(20)相连。

5.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，还包括筒体，所述枕型气囊(8)设置在筒体的内部中心。

6.根据权利要求5所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，所述筒体上端设有受力平衡板(9)，筒体下端设有下托板(15)，受力平衡板(9)和下托板(15)之间通过钢绳(10)连接固定。

7.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，还包括基座(5)，拉力提升装置(3)固定于拉力提升装置基座(5)上。

8.根据权利要求7所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，拉力提升装置基座(5)与拉力提升装置(3)之间设置有电源与控制数据手簿，电源与控制数据手簿能够对压缩气体提供装置(20)进行电源控制、信号控制和数据处理。

9.根据权利要求1所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置，其特征在于，拉力提升装置(3)为电卷扬机、电动葫芦或电动提升机。

10.权利要求1～9任意一项所述的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置的使用方法，其特征在于，还包括全方位振动发生器(12)，全方位振动发生器(12)设置在极限侧摩阻力测定模块组片内部；

技术总结
本发明提供的一种地层桩基极限侧摩阻力测定装置及其使用方法，属于岩土工程领域。包括岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪、压缩气体提供装置和拉力提升装置，岩土地层桩基极限侧摩阻力测定仪内设有枕型气囊，枕型气囊上端连有拉力绳，四周设有桩基极限侧摩阻力测定模块组镶嵌母体，其内镶嵌有表面预置土压力传感仪的极限侧摩阻力测定模块组片；压缩气体提供装置的出气口设有与枕型气囊连接的枕型气囊气压控制装置，其上装有枕型气囊气压测量仪；与枕型气囊连接的拉力绳另一端缠绕在拉力提升装置上，拉力提升装置侧面连有压力与拔力输出测定仪。该装置简单易操作，测定原理科学，适用面广，可模拟实际桩基地质环境，选择自由。

技术研发人员：骆建文,何军,王治军,耿生明,李相庭,侯大勇,贾鹏,吴军,李运海,曾发荣
受保护的技术使用者：长庆工程设计有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16