自平衡式地基载荷试验装置

摘要

本发明涉及一种自平衡式地基载荷试验装置，包括反力系统、传力系统和测试系统，反力系统包括反力架、反力锚杆及反力锚叶片；传力系统包括千斤顶、传力杆；测试系统包括应力计、百分表和螺旋试验板；反力锚杆上端卡在反力架内，反力锚杆外部设有反力锚叶片，反力锚杆中穿有两端长度超出反力锚杆的传力杆，传力杆的下端外部设有螺旋试验板，传力杆上端面与千斤顶相连，千斤顶的上部设有应力计，应力计的上端顶在反力架内部顶板上；百分表通过测量支架放置在传力杆顶部。利用该装置可在同一个平面位置进行不同深度的多次载荷试验，结构简单、方便，工作效率高。本发明采用自平衡反力系统，降低或完全节省了支出费用。该试验装置重量轻，便于搬运。

权利要求

1.一种自平衡式地基载荷试验装置，其特征在于，包括反力系统、传力系统和测试系统，反力系统包括反力架、反力锚杆及反力锚叶片；传力系统包括千斤顶、传力杆；测试系统包括应力计、百分表和螺旋试验板；反力锚杆上端卡在反力架内，反力锚杆外部设有反力锚叶片，反力锚杆中穿有两端长度超出反力锚杆的传力杆，传力杆的下端外部设有螺旋试验板，传力杆上端面与千斤顶相连，千斤顶的上部设有应力计，应力计的上端顶在反力架内部顶板上；百分表通过测量支架放置在传力杆顶部。

2.根据权利要求1所述的自平衡式地基载荷试验装置，其特征在于，所述反力架为方形笼式结构或三角形伞形结构。

3.根据权利要求2所述的自平衡式地基载荷试验装置，其特征在于，所述反力架通过锁扣与反力锚杆上端相连。

说明书

自平衡式地基载荷试验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种岩土工程载荷试验装置，尤其是一种自平衡式地基载荷试验装置。

背景技术

[0002] 地基载荷试验是测试地基强度和变形参数最基本的试验，对于进行重要的建(构)筑物的地基评价时也是必须采用的试验之一。

[0003] 现行载荷试验技术要求执行《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版第10.2节的有关内容。载荷试验主要包括浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验及螺旋板载荷试验，以上三种试验适用于不同的地基土和地下水条件，共同的特点是试验时必须外部提供反力，采用地锚或上部堆载法等。此类试验十分繁琐，费用高、工期长，并且存在很多不确定的安全隐患，试验所使用的装置构造复杂，操作复杂，效率低，试验数据不准确，费用高，安全性差等缺点。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种构造简单、操作方便、试验效率高、试验数据准确、费用低、安全性高的自平衡式地基载荷试验装置。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0006] 一种自平衡式地基载荷试验装置，包括反力系统、传力系统和测试系统，反力系统包括反力架、反力锚杆及反力锚叶片；传力系统包括千斤顶、传力杆；测试系统包括应力计、百分表和螺旋试验板；反力锚杆上端卡在反力架内，反力锚杆外部设有反力锚叶片，反力锚杆中穿有两端长度超出反力锚杆的传力杆，传力杆的下端外部设有螺旋试验板，传力杆上端面与千斤顶相连，千斤顶的上部设有应力计，应力计的上端顶在反力架内部顶板上；百分表通过测量支架放置在传力杆顶部。

[0007] 所述反力架为方形笼式结构或三角形伞形结构。

[0008] 所述反力架通过锁扣与反力锚杆上端相连。本发明中，应力计的上端顶到反力架上，下端平放到千斤顶的顶面。应力计的主要功能测定千斤顶的出力。

[0009] 反力架把千斤顶产生的上升力传递到反力锚杆上，限制千斤顶、应力计产生向上的竖向位移。其形状为方形笼式结构或三角形伞形结构。反力架下端用锁扣与反力锚杆连接。

[0010] 千斤顶按照试验要求进行加压。上端与应力计相连，下端平放到传力杆上端。

[0011] 反力锚叶片，试验前通过钻机或人工方式将反力锚杆及反力锚叶片旋入土层中，反力锚叶片与反力锚杆焊接，在试验时提供向下的反力。

[0012] 传力杆把千斤顶产生的下压力传递到螺旋试验板上。

[0013] 反力锚杆为管状结构，传力杆从其中间通过。把反力锚叶片产生的反力传递到反力架上，并通过反力架、应力计、千斤顶、传力杆将反力传递到螺旋试验板上，提供试验所需的反力。

[0014] 螺旋试验板焊接在传力杆上，当传力杆受到向下的压力时，螺旋试验板产生一定位移，根据压力-位移关系测定土层的工程性质。

[0015] 百分表测量在千斤顶产生的下压力时螺旋试验板产生的位移量。

[0016] 本发明工作原理如下：

[0017] 首先利用现行通用的钻探设备，把反力锚杆、反力锚叶片及传力杆、螺旋试验板利用旋转的方式同时钻入土层中的特定的深度。螺旋试验板的面积根据土层性质而定。

[0018] 然后按试验要求组装好整套试验设备，通过千斤顶施压，由于受到反力架的约束，千斤顶、应力计等不能产生向上位移。千斤顶向下产生的压力经传力杆传递到螺旋试验板上，螺旋试验板逐渐产生向下的位移，其位移量由百分表进行测量。当位移量达到一定数值时试验结束。此时拆除反力架，在传力杆上端再连接一定长度的传力杆，用钻机旋转传力杆及螺旋试验板向下进入到土层中的另一个试验深度进行试验。依此方式可在同一平面试验位置进行多次不同试验深度的载荷试验。

[0019] 试验结束后，通过钻机反转依次提出各段传力杆后，同时将反力锚杆、反力锚叶片及传力杆、螺旋试验板同时旋转从土层中提出。

[0020] 自平衡式地基载荷试验装置特点

[0021] 利用该装置进行地基载荷试验，可在同一个平面位置进行不同深度的多次载荷试验，且结构简单、方便，工作效率高。主要特点如下：

[0022] 1、结构简单，操作方便：该试验系统主要包括反力系统、试验系统，试验仪器设备设计紧凑、操作方便，且重量轻、容易搬运。

[0023] 2、试验效率高：由于在试验时采用自平衡反力系统，不需要外部提供反力或人工进行堆载，极大地缩短了试验工期。利用该试验系统可以在同一地点连续进行不同深度的载荷试验，极大地提高了工作效率，缩短了工期。在向下旋转反力锚及螺旋试验板时采用钻机转动，试验速度快。

[0024] 3、试验数据准确：由于上部存在反力锚杆的垂直限制作用，传力杆在向下旋进过程中始终保持垂直，保证了试验精度。避免由于传力杆的倾斜、弯曲产生的位移误差。在旋进螺旋试验板时采用钻机匀速、平稳钻进，减小了对底部试验土层的扰动，提高了试验的准确性。

[0025] 4、费用低：传力杆之间的连接采用螺纹结合插锁装置，全部试验完成后可利用反转方式把螺旋试验板回收，并可多次利用，节省了设备费用。

[0026] 本发明由于在试验时采用自平衡反力系统，不需要外部提供反力或人工进行堆载，降低或完全节省了原有载荷试验方式中的主要支出费用。

[0027] 由于该试验装置重量轻，便于搬运，可节省设备进出场费用及场地间各试验点的搬迁费用。

附图说明

[0028] 图1是本发明实施例1结构示意图；

[0029] 图2是本发明实施例2结构示意图；

[0030] 其中1.应力计，2.反力架，3.千斤顶，4.反力锚叶片，5.传力杆，6.反力锚杆，7.螺旋试验板，8.百分表，9.地面。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0032] 实施例1：

[0033] 如图1所示，一种自平衡式地基载荷试验装置，包括反力系统、传力系统和测试系统，反力系统包括方形笼式结构的反力架2、反力锚杆6及反力锚叶片4；传力系统包括千斤顶3、传力杆5；测试系统包括应力计1、百分表8和螺旋试验板7；反力锚杆6上端卡在反力架2内，反力锚杆6外部设有反力锚叶片4，反力锚杆6中穿有长度两端超出反力锚杆6的传力杆5，传力杆5的下端外部设有螺旋试验板7，传力杆5上端面与千斤顶3相连，千斤顶3的上部设有应力计1，应力计1的上端顶在反力架2内部顶板上；百分表8通过测量支架放置在传力杆5顶部。

[0034] 本发明中，应力计1的上端顶到反力架2上，下端平放到千斤顶3的顶面。应力计1的主要功能测定千斤顶3的出力，并把反力从反力架2传递到千斤顶3上。

[0035] 反力架2把千斤顶3产生的上升力传递到反力锚杆6上，限制千斤顶3、应力计1产生向上的竖向位移。反力架2下端用锁扣与反力锚杆6连接。

[0036] 千斤顶3按照试验要求进行施加压力。上端与应力计1相连，下端平放到传力杆5上端。

[0037] 反力锚叶片4，试验前通过钻机将反力锚杆4及反力锚叶片4旋入土层中，反力锚叶片4与反力锚杆6焊接，在试验时提供向下的反力。

[0038] 传力杆5把千斤顶3产生的下压力传递到螺旋试验板7上。

[0039] 反力锚杆6为管状结构，传力杆5从其中间通过。把反力锚叶片4产生的反力传递到反力架2上，并通过反力架2、应力计1、千斤顶3、传力杆5将反力传递到螺旋试验板7上，提供试验所需的反力。

[0040] 螺旋试验板7焊接在传力杆5上，当传力杆5受到向下的压力时，螺旋试验板7产生一定位移，根据压力-位移关系测定土层的工程性质。

[0041] 百分表8测量在千斤顶3产生的下压力时螺旋试验板7产生的位移量。

[0042] 本发明工作原理如下：

[0043] 首先利用现行通用的钻探设备，把反力锚叶片4、反力锚杆6及传力杆5、螺旋试验板7利用旋转的方式同时钻入地面9以下的土层中的特定的深度。螺旋试验板7的面积根据土层性质而定。

[0044] 然后按试验要求组装好整套试验设备，通过千斤顶3施压，由于受到反力架2的约束，千斤顶3、应力计1等不能产生向上位移。千斤顶3向下产生的压力经传力杆5传递到螺旋试验板7上，螺旋试验板7逐渐产生向下的位移，其位移量由百分表8进行测量。当位移量达到一定数值时试验结束。此时拆除反力架2，在传力杆5上端再连接一定长度的传力杆5，用钻机旋转传力杆5及螺旋试验板7向下进入到土层中的另一个试验深度进行试验。依此方式可在同一平面试验位置进行多次不同试验深度的载荷试验。

[0045] 试验结束后，通过钻机反转依次提出各段传力杆5后，同时将反力锚叶片4、反力锚杆6及传力杆5、螺旋试验板7同时旋转从土层中提出。

[0046] 实施例2：

[0047] 如图2所示，一种自平衡式地基载荷试验装置，包括反力系统、传力系统和测试系统，反力系统包括三角形伞形结构的反力架2、反力锚杆6及反力锚叶片4；传力系统包括千斤顶3、传力杆5；测试系统包括应力计1、百分表8和螺旋试验板7；反力锚杆6上端卡在反力架2内，反力锚杆6外部设有反力锚叶片4，反力锚杆6中穿有长度两端超出反力锚杆6的传力杆5，传力杆5的下端外部设有螺旋试验板7，传力杆5上端面与千斤顶3相连，千斤顶3的上部设有应力计1，应力计1的上端顶在反力架2内部顶板上；百分表8通过测量支架放置在传力杆5顶部。

[0048] 本发明中，应力计1的上端顶到反力架2上，下端平放到千斤顶3的顶面。应力计1的主要功能测定千斤顶3的出力，并把反力从反力架2传递到千斤顶3上。

[0049] 反力架2把千斤顶3产生的上升力传递到反力锚杆6上，限制千斤顶3、应力计1产生向上的竖向位移。反力架2下端用锁扣与反力锚杆6连接。

[0050] 千斤顶3按照试验要求进行施加压力。上端与应力计1相连，下端平放到传力杆5上端。

[0051] 反力锚叶片4，试验前通过钻机将反力锚杆4及反力锚叶片4旋入土层中，反力锚叶片4与反力锚杆6焊接，在试验时提供向下的反力。

[0052] 传力杆5把千斤顶3产生的下压力传递到螺旋试验板7上。

[0053] 反力锚杆6为管状结构，传力杆5从其中间通过。把反力锚叶片4产生的反力传递到反力架2上，并通过反力架2、应力计1、千斤顶3、传力杆5将反力传递到螺旋试验板7上，提供试验所需的反力。

[0054] 螺旋试验板7焊接在传力杆5上，当传力杆5受到向下的压力时，螺旋试验板7产生一定位移，根据压力-位移关系测定土层的工程性质。

[0055] 百分表8测量在千斤顶3产生的下压力时螺旋试验板7产生的位移量。

[0056] 本发明工作原理如下：

[0057] 首先利用现行通用的钻探设备，把反力锚叶片4、反力锚杆6及传力杆5、螺旋试验板7利用旋转的方式同时钻入地面9以下的土层中的特定的深度。螺旋试验板7的面积根据土层性质而定。

[0058] 然后按试验要求组装好整套试验设备，通过千斤顶3施压，由于受到反力架2的约束，千斤顶3、应力计1等不能产生向上位移。千斤顶3向下产生的压力经传力杆5传递到螺旋试验板7上，螺旋试验板7逐渐产生向下的位移，其位移量由百分表8进行测量。当位移量达到一定数值时试验结束。此时拆除反力架2，在传力杆5上端再连接一定长度的传力杆5，用钻机旋转传力杆5及螺旋试验板7向下进入到土层中的另一个试验深度进行试验。依此方式可在同一平面试验位置进行多次不同试验深度的载荷试验。

[0059] 试验结束后，通过钻机反转依次提出各段传力杆5后，同时将反力锚叶片4、反力锚杆6及传力杆5、螺旋试验板7同时旋转从土层中提出。