本發(fā)明屬于地基基礎(chǔ)工程的，具體公開了一種高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和安裝方法。
背景技術(shù)：
1、工程建設(shè)領(lǐng)域中，隨著廠礦搬遷、機(jī)場建設(shè)等項(xiàng)目逐漸向山區(qū)發(fā)展，越來越多采用“開山填谷”方式來解決建設(shè)用地問題，從而形成大量的高填方場地。高填方場地由于上覆（填筑體）荷載大，高填方填筑體及其原場地地基變形沉降穩(wěn)定問題成為行業(yè)內(nèi)迫切需要解決的技術(shù)難題。
2、目前國內(nèi)外對于高填方填筑體的研究，較多的集中在單體建設(shè)項(xiàng)目的高填方填筑體的沉降穩(wěn)定規(guī)律、填筑體與原始坡面交界處的處理、填筑體材料變化、填筑體施工方法、填筑體排水系統(tǒng)構(gòu)建及高填方邊坡的穩(wěn)定機(jī)理等方面。對于高填方地基的處理方法的研究，主要集中在地基加固方法的施工技術(shù)研究。上述這些研究提出了高填方填筑體沉降穩(wěn)定規(guī)律與高填方填筑體加固方法、高填方邊坡穩(wěn)定規(guī)律與加固方法等技術(shù)指標(biāo)。
3、高填方地基變形是高填方沉降穩(wěn)定的重要影響因素，可以直接影響高填方場地整體工程質(zhì)量和項(xiàng)目建設(shè)周期。但原地基在填筑體所產(chǎn)生的上覆荷載作用下，其應(yīng)力傳遞規(guī)律、變形機(jī)理、破壞機(jī)理及破壞模式目前尚不明確，地基處理設(shè)計(jì)過程中依然存在設(shè)計(jì)針對性不明確、處理效果不穩(wěn)定的問題。即高填方地基處理的設(shè)計(jì)指標(biāo)如何確定、地基處理方法如何能夠滿足原地基巨大的上覆荷載要求等技術(shù)難題，依然缺乏理論支持和系統(tǒng)實(shí)踐，其研究成果鮮見報(bào)道。
4、高填方場地研究中對填筑體原地基應(yīng)力應(yīng)變機(jī)理研究過程中，進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)體模型模擬試驗(yàn)是一個(gè)重要的研究環(huán)節(jié)，然而實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)置形式、加載能力和安全保障均存在技術(shù)空白，有待提升和創(chuàng)新。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和安裝方法，填補(bǔ)了高填方場地研究中探究填筑體原地基應(yīng)力應(yīng)變機(jī)理所需實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)置形式、加載能力和安全保障存在的技術(shù)空白。
2、本發(fā)明提供的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括地基實(shí)驗(yàn)體、填筑體實(shí)驗(yàn)體、反力錨樁、傳力桿組合體、反力梁、墊鐵塊體、加壓組件以及應(yīng)力應(yīng)變感應(yīng)測量組件；地基實(shí)驗(yàn)體為天然或經(jīng)人工處理的地基；填筑體實(shí)驗(yàn)體為位于地基實(shí)驗(yàn)體上方，分層填筑而成的土石實(shí)體；n根反力錨樁在填筑體實(shí)驗(yàn)體的外側(cè)等距對稱布置，n為2及2以上的偶數(shù)；傳力桿組合體與反力錨樁一一對應(yīng)，傳力桿組合體的底面與對應(yīng)反力錨樁的樁頂連接；n為2時(shí)，兩根傳力桿組合體的高度相同，一根反力梁布置在填筑體實(shí)驗(yàn)體的上方，反力梁位于填筑體實(shí)驗(yàn)體兩側(cè)的底面分別與兩根傳力桿組合體的頂面連接；n為2以上的偶數(shù)時(shí)，對稱布置在填筑體實(shí)驗(yàn)體兩側(cè)的兩根傳力桿組合體構(gòu)成同一組傳力組件，同一組傳力組件中兩根傳力桿組合體的高度相同，不同組傳力組件中傳力桿組合體的高度不同，n/2根反力梁由下到上依次布置且均位于填筑體實(shí)驗(yàn)體的上方，同一根反力梁位于填筑體實(shí)驗(yàn)體兩側(cè)的底面分別與同一組傳力組件中兩根傳力桿組合體的頂面連接，相鄰兩根反力梁之間安裝有墊鐵塊體；加壓組件包括承壓板、液壓千斤頂和高壓液壓泵；承壓板鋪設(shè)在填筑體實(shí)驗(yàn)體的頂面上；液壓千斤頂安裝在承壓板上；高壓液壓泵為液壓千斤頂供油；承壓板、液壓千斤頂、反力梁、墊鐵塊體的中心均位于填筑體實(shí)驗(yàn)體的中心線上；應(yīng)力應(yīng)變感應(yīng)測量組件包括土壓力測試元件、土體豎向沉降測試元件以及應(yīng)力應(yīng)變量測儀；土壓力測試元件和土體豎向沉降測試元件按預(yù)定深度埋設(shè)在填筑體實(shí)驗(yàn)體之下的地基實(shí)驗(yàn)體中，與應(yīng)力應(yīng)變量測儀連接。
3、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，反力錨樁為豎向抗拔型鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，反力錨樁的鋼筋籠縱向主筋通長配置。
4、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，傳力桿組合體與對應(yīng)的反力錨樁通過樁頂錨固組件連接；樁頂錨固組件包括預(yù)埋錨栓和傳力桿過渡底座；預(yù)埋錨栓焊接在反力錨樁的鋼筋籠縱向主筋的頂端，預(yù)埋錨栓露出反力錨樁的樁頂平面以上；傳力桿過渡底座的底面穿過預(yù)埋錨栓與反力錨樁的樁頂相接，頂面與傳力桿組合體的底面相接。
5、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，傳力桿組合體包括多根依次連接的傳力桿；傳力桿為截面呈方形的鋼結(jié)構(gòu)桿，兩端焊接有割制法蘭?。环戳α簽殪o載試驗(yàn)主梁，底面靠近端部的位置焊接有割制法蘭ⅱ；相鄰兩根傳力桿通過高強(qiáng)螺栓連接，最下方傳力桿的底面與傳力桿過渡底座的頂面通過高強(qiáng)螺栓連接，最上方傳力桿的頂面與反力梁的底面通過高強(qiáng)螺栓連接。
6、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，n為2時(shí)，反力梁底面的中部位置安裝有受力加強(qiáng)板；n為2以上的偶數(shù)時(shí)，位于最下方的反力梁底面的中部位置安裝有受力加強(qiáng)板；受力加強(qiáng)板的中心位于填筑體實(shí)驗(yàn)體的中心線上。
7、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，承壓板為圓形鋼板或正方形鋼板，平面面積不大于2m2。
8、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，n為2或4，反力錨樁的豎向極限抗拔力合力總和≥5000kn；傳力桿組合體的總高度最少不低于4m，最高不超過7m。
9、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，加壓組件還包括用于控制高壓液壓泵的控制儀。
10、上述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的安裝方法，包括下述步驟：
11、s1，打設(shè)反力錨樁；
12、s2，安裝反力錨樁的樁頂錨固組件，包括下述步驟：
13、t1，施工反力錨樁時(shí)在鋼筋籠縱向主筋的頂端焊接預(yù)埋錨栓；
14、t2，在反力錨樁的樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行樁頭頂面找平，將傳力桿過渡底座的底面穿過預(yù)埋錨栓后進(jìn)行緊固；
15、s3，按預(yù)定深度在地基實(shí)驗(yàn)體中埋置土壓力測試元件和土體豎向沉降測試元件；
16、s4，分層填筑填筑體實(shí)驗(yàn)體至設(shè)計(jì)標(biāo)高，隨填筑體實(shí)驗(yàn)體的填筑高度分節(jié)逐層組裝傳力桿組合體，隨著填筑體實(shí)驗(yàn)體分層填筑進(jìn)度測讀并記錄應(yīng)力應(yīng)變測試數(shù)據(jù)；
17、s5，填筑體實(shí)驗(yàn)體填筑完成以及傳力桿組合體組裝完成后，安裝反力梁；
18、s6，安裝加壓組件；
19、s7，通過加壓組件對填筑體實(shí)驗(yàn)體的頂面繼續(xù)施加荷載，以模擬高填方填筑體后續(xù)填筑加載進(jìn)程，繼續(xù)測讀并記錄應(yīng)力應(yīng)變測試數(shù)據(jù)。
20、步驟s4中，先搭設(shè)填筑體模架，然后分層填筑填筑體實(shí)驗(yàn)體至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
22、本發(fā)明提供一種高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是高填方場地研究中探究填筑體原地基應(yīng)力應(yīng)變機(jī)理所需的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?shí)現(xiàn)了填筑體原地基應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的測量，整個(gè)系統(tǒng)具體包括地基實(shí)驗(yàn)體、填筑體實(shí)驗(yàn)體、反力錨樁、傳力桿組合體、反力梁、墊鐵塊體、加壓組件以及應(yīng)力應(yīng)變感應(yīng)測量組件，加載能力通過高壓液壓泵控制，反力錨樁、傳力桿組合體、反力梁均由割制法蘭和高強(qiáng)螺栓連接，便于安拆，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固安全可靠。
1.一種高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括地基實(shí)驗(yàn)體、填筑體實(shí)驗(yàn)體、反力錨樁、傳力桿組合體、反力梁、墊鐵塊體、加壓組件以及應(yīng)力應(yīng)變感應(yīng)測量組件；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，反力錨樁為豎向抗拔型鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，反力錨樁的鋼筋籠縱向主筋通長配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，傳力桿組合體與對應(yīng)的反力錨樁通過樁頂錨固組件連接；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳力桿組合體包括多根依次連接的傳力桿；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，n為2時(shí)，反力梁底面的中部位置安裝有受力加強(qiáng)板；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，承壓板為圓形鋼板或正方形鋼板，平面面積不大于2m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，n為2或4，反力錨樁的豎向極限抗拔力合力總和≥5000kn；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，加壓組件還包括用于控制高壓液壓泵的控制儀。
9.一種權(quán)利要求3-8任一項(xiàng)所述高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的安裝方法，其特征在于，包括下述步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高填方地基及填筑體豎向應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的安裝方法，其特征在于，步驟s4中，先搭設(shè)填筑體模架，然后分層填筑填筑體實(shí)驗(yàn)體至設(shè)計(jì)標(biāo)高。