樁土滑動摩擦測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬樁土靜摩擦和滑動摩擦測試方法。本發(fā)明是在土的直接剪切儀的基礎(chǔ)上，為模擬樁土之間的滑動摩擦而進行了必要的改進，設(shè)計了一種專用的樁土滑動摩擦測試儀器，使之能夠在不同持力層條件下，進行樁土之間靜摩擦及滑動摩擦試驗，較好地量測不同試驗條件下樁土之間的靜摩擦力和滑動摩擦力。利用特殊的剪切盒，很好的避免了常規(guī)剪切過程中接觸面積的改變，加設(shè)了模擬土體的彈簧，提高了剪切速度，能夠較好的完成有持力層和無持力層條件下樁土之間的摩擦力測量。
【專利說明】粧土滑動摩擦測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種樁土之間靜摩擦和滑動摩擦模擬測試方法，屬于樁土之間靜摩擦與摩擦摩擦測試的創(chuàng)新技術(shù)。

【背景技術(shù)】
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[0002]隨著靜壓樁的大規(guī)模使用，靜壓樁的理論研究引起了工程界的重視。靜壓樁的沉樁機理、承載力的時效性等理論都與樁土之間的摩擦密切相關(guān)。因此，樁土之間的摩擦問題引起了眾多的學者的注意，不少學者進行了樁土之間的室內(nèi)摩擦試驗。然而，國內(nèi)外尚無專門測試樁土之間靜摩擦力和滑動摩擦力的試驗儀器，都是在直接剪切儀、環(huán)剪儀或設(shè)計特殊的模型試驗進行。其中、環(huán)剪儀儀器較貴，模型試驗費時費力，成本高，而直接剪切儀最為簡單直接，且試驗費用低，因此目前采用最多的試驗儀器為直接剪切儀。但是直剪儀剪切速度較慢，樁土之間的摩擦達不到沉樁過程中的滑動速度、剪切過程中的剪切面積有變化、不能模擬樁遇到持力層時樁土之間摩擦力的變化等缺點，并不能很好的反映靜壓樁沉樁過程中樁土之間的摩擦。為了準確地模擬靜壓樁沉樁過程中樁土之間的摩擦問題，對直接剪切儀進行了改進，使之滿足研究的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]為了模擬沉樁過程中樁土之間的滑動摩擦，本發(fā)明對直剪儀進行了改進，并設(shè)計了專門的下剪切盒(見圖3)，通過設(shè)計樁體材料寬度6.5cm,略大于土樣直徑，以確保在整個摩擦過程中接觸面積始終保持不變，避免了傳統(tǒng)直接剪切過程中面積變化的缺點，長度為10cm，保證足夠的位移進行滑動摩擦；下剪切盒還設(shè)有彈簧，模擬樁端遇到較硬土層時對樁土之間摩擦力的影響，彈簧可按實際場地持力層的壓縮模量進行設(shè)置，利用不同壓縮模量的彈簧可模擬不同樁端遇到不同土層樁側(cè)阻力的變化規(guī)律；從靜止到滑動開始時對應的摩擦力是靜摩擦力，滑動過程中測得滑動摩擦力。常規(guī)剪切儀的剪切速度較小，通常小于
0.8mm/min,遠小于2?3m/min的沉樁速度，因此改進了直剪儀的剪切速度。試驗儀器是在直剪儀的基礎(chǔ)上進行改造，試驗過程于直剪儀類似。試驗裝置原理圖見圖2，可分為:剪切盒(包括上剪切盒與下剪切盒，上剪切盒同常規(guī)直剪儀、下剪切盒則改進為如圖3所示)、加荷裝置和量測裝置四個部分組成。整個試驗裝置共分為剪切傳動機構(gòu)、垂直加載系統(tǒng)、平衡錘及砝碼四個部分(見圖1)。
[0004]圖1 (試驗裝置圖)及圖2 (試驗裝置原理圖)各部分說明如下:1.剪切傳動機構(gòu)；
2.垂直加載系統(tǒng)；3.平衡錘；4.砝碼；5.下剪切盒；6.樁體材料；7.上剪切盒；8.透水石；9.活塞；10.土樣；11.量力環(huán)；12.量表；13.標尺；14.彈簧；15.滾珠。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0005]圖1試驗裝置圖
[0006]圖2試驗裝置原理圖
[0007]圖3下剪切盒【具體實施方式】:
[0008](I)安裝試樣,樁體材料試樣制成10mmX 65mm, 土樣直徑為61.8mm,高2mm。樁體材料試樣和土樣在試驗前進行飽和。
[0009](2)施加垂直向荷載，試驗在不同的垂直荷載下進行，試驗荷載按10kPa,200kPa，300kPa, 400kPa施加，試驗過程中調(diào)整平衡錘，保證試樣承受垂直壓力。
[0010](3)施加水平向剪應力使土樣與樁體材料之間進行摩擦，從靜止到滑動，由量力環(huán)中百分表測的峰值確定極限靜摩擦力fsu:
[0011]fsu = CR(I)
[0012]式中R為量力環(huán)百分表讀數(shù)(0.01mm) ,c為量力環(huán)率定系數(shù)(kPa/0.0lmm)?；瑒幽Σ習r(彈簧未起作用)由量力環(huán)中百分表的穩(wěn)定讀數(shù)按式(I)確定滑動摩擦力；彈簧起作用后，彈簧變形分別為1cm，2cm，3cm時對應的量力環(huán)中百分表的讀數(shù)確定樁受持力層影響時的滑動摩擦力變化。
[0013](4)根據(jù)不同垂直荷載下的摩擦力，確定靜止摩擦系數(shù)、滑動摩擦系數(shù)及受持力層影響時的摩擦系數(shù)。
[0014](5)清理試驗裝置，悉心維護。
【權(quán)利要求】
1.一種測量樁土靜摩擦和滑動摩擦的方法，其特征在于能夠量測在不同持力層條件下樁土之間的靜摩擦和滑動摩擦，避免常規(guī)剪切儀試驗過程中試樣因剪切錯動而導致受力面積變化引起的量測不準，并采用不同強度彈簧模擬持力層，測試持力層對樁土之間滑動摩擦的影響。
2.根據(jù)權(quán)利I所要求的樁土滑動摩擦試驗方法，其特征在于下剪切盒，在其內(nèi)放置樁體材料，樁體材料寬65mm，土樣直徑為61.8mm，保證整個試驗過程接觸面積不發(fā)生變化，樁體材料長10mm,保證樁土之間的摩擦動摩擦具有足夠的長度。
3.根據(jù)權(quán)利I的要求，其特征在于下剪切盒與試驗臺之間設(shè)有滾珠，減小樁體材料與試驗臺之間的摩擦。
4.根據(jù)權(quán)利I的要求，其特征在于從樁體材料與土體從靜止到滑動摩擦狀態(tài)過程中出現(xiàn)的極值作為極限靜摩擦力，以穩(wěn)定速度滑動摩擦時作為滑動摩擦，當彈簧起作用時為受持力層影響時的滑動摩擦力。
5.根據(jù)權(quán)利4的要求，其特征在于提高了剪切速度，保證樁體材料與土之間出現(xiàn)滑動摩擦。
【文檔編號】G01N19/02GK104345028SQ201410579273
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】湯連生, 胡永強, 羅珍貴, 桑海濤 申請人:中山大學