一種樁?土接觸面力學參數測試方法與流程

本發明涉及樁基檢測領域，具體來說，涉及到一種樁-土接觸面力學參數測試方法。

背景技術：

樁基與土接觸作為巖土工程中典型的一種邊界非線性接觸問題，如何考慮界面接觸對于認識樁基加載過程中樁與土接觸面的擠壓和滑動至關重要。接觸單元能較好地模擬樁與土之間的剪力傳遞和相對位移，通過選擇和調整接觸面力學參數，可以分析一定受力條件下樁基與土接觸表面上產生的錯動滑移、分開與閉合行為，從而反映樁-土工作的真實狀態。

但要準確確定接觸面力學參數需要做大量的試驗，試驗設備精度要求高、重復利用率低，耗費大量的人力物力，因此樁-土接觸面力學參數的確定至今仍比較困難。現有技術的上述問題亟需得到解決。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是確定樁-土接觸面力學參數時技術、經濟成本投入過高的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種樁-土接觸面力學參數測試方法，包括以下步驟：

(1)在承臺上設置鋼絞線張拉端、錨梁上設置錨固端；通過穿心式千斤頂張拉鋼絞線，使承載梁加勁形成反力裝置；

液壓千斤頂安置在試驗樁的頂面中心，液壓千斤頂上、下使用調平鋼板抄平，試驗樁的頂面安裝百分表，承載梁底面的中心支撐于液壓千斤頂的頂端，承載梁上設置錨梁，錨梁上固定錨墊板，鋼絞線錨固端通過P錨固定在錨墊板上，加勁型鋼框架與承臺上的預埋鋼板焊接，使用兩臺穿心式千斤頂進行鋼絞線張拉，鋼絞線數量根據液壓千斤頂加載噸位決定；

(2)液壓千斤頂施加豎向荷載，百分表記錄樁基沉降，得到實測樁基荷載-沉降(Q-s)曲線；

(3)假定樁-土接觸面力學參數是樁側土體力學參數的一個倍數，然后數值模擬得出靜荷載試驗數據；

摩擦角δ和粘聚力c為樁-土接觸面力學參數的主要控制變量，δ＝α₁θ，c＝α₂C，θ、C分別為樁側土體的摩擦角和粘聚力，α₁、α₂小于1；

(4)模擬Q-s曲線與現場實測Q-s曲線作對比，接近實測Q-s曲線對應的力學參數即為樁-土接觸面現場測試力學參數。

進一步的，所述步驟(1)中，鋼絞線張拉端設置在承臺上，預埋鋼板與承臺結合可靠，保證穿心式千斤頂張拉鋼絞線施工安全；步驟(1)中，鋼絞線錨固端設置在承載梁上，錨墊板通過錨梁固定在承載梁上，保證鋼絞線與承載梁垂直。

進一步的，所述步驟(3)中，樁-土接觸面力學參數是樁側土體力學參數的一個小于1的倍數；所述步驟(4)中，樁基豎向極限承載力作為評判模擬Q-s曲線與現場實測Q-s曲線接近的指標。

本發明，系統操作簡單、試驗結果誤差小，能夠準確的反映各種地質條件下摩擦樁的承載性狀，另外，試驗結果可為樁基極限承載力確定及后期長期健康監測提供科學方法和依據。

附圖說明

圖1為樁-土接觸面力學參數測試系統布置。

圖2為承載梁與錨梁連接處橫向局部放大圖。

圖3為現場實測樁基荷載-沉降(Q-s)曲線。

圖4為樁-土接觸面力學參數測試結果。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

下面以典型黃土地區橋梁樁基-土接觸面力學參數測試為例，結合附圖對本發明作出詳細的說明。

如圖1～圖4所示，本發明提供一種樁-土接觸面力學參數測試方法，包括以下步驟：

(1)在承臺上13設置鋼絞線9張拉端、錨梁6上設置錨固端；通過穿心式千斤頂11張拉鋼絞線9，使承載梁5加勁形成反力裝置；

液壓千斤頂3安置在試驗樁1的頂面中心，液壓千斤頂3上、下使用調平鋼板2抄平，試驗樁1的頂面安裝百分表4，承載梁5底面的中心支撐于液壓千斤頂3的頂端，承載梁5上設置錨梁6，錨梁6上固定錨墊板7，鋼絞線9錨固端通過P錨8固定在錨墊板7上，加勁型鋼框架10與承臺13上的預埋鋼板12焊接，使用兩臺穿心式千斤頂11進行鋼絞線9張拉，鋼絞線9數量根據液壓千斤頂3加載噸位決定，具體見圖1。

(2)液壓千斤頂3施加豎向荷載，百分表4記錄樁基沉降，得到實測樁基荷載-沉降(Q-s)曲線，見圖3；

現場實測試驗樁1豎向極限承載力為2160kN。

(3)假定樁-土接觸面力學參數是樁側土體力學參數的一個倍數，然后數值模擬得出靜荷載試驗數據；

摩擦角δ和粘聚力c為樁-土接觸面力學參數的主要控制變量，δ＝α₁θ，c＝α₂C，θ、C分別為樁側土體的摩擦角和粘聚力，α₁、α₂小于1，表1為數值模擬靜荷載試驗結果(單位：kN)。

(4)模擬Q-s曲線與現場實測Q-s曲線作對比，接近實測Q-s曲線對應的力學參數即為樁-土接觸面現場測試力學參數。

表1豎向極限承載力與實測試驗樁1豎向極限承載力2160kN進行對比并歸一化，β為歸一化結系數，β＝0.84α₁+0.84α₂-0.34，在實際中，α₁＝α₂＝α，β＝1.68α-0.34，那么樁-土接觸面摩擦參數測試可靠度△＝(1-∣β∣)×100％，結果見圖4。

上述方案中，所述步驟(1)中，鋼絞線張拉端設置在承臺上，預埋鋼板與承臺結合可靠，保證穿心式千斤頂張拉鋼絞線施工安全；步驟(1)中，鋼絞線錨固端設置在承載梁上，錨墊板通過錨梁固定在承載梁上，保證鋼絞線與承載梁垂直；所述步驟(3)中，樁-土接觸面力學參數是樁側土體力學參數的一個小于1的倍數；所述步驟(4)中，樁基豎向極限承載力作為評判模擬Q-s曲線與現場實測Q-s曲線接近的指標。

本發明中應用具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想，對于本領域的一般技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護的范圍。