土钉拉拔试验箱及土钉拉拔试验装置的制作方法

本实用新型涉及土钉支护试验领域中的土钉拉拔试验箱及土钉拉拔试验装置。

背景技术：

土钉以其经济性及施工便捷性等优点，在基坑支护中广泛使用。土钉支护中，土钉受力性能是关乎基坑边坡安全稳定的关键所在，若土钉受力过大，则有可能发生土钉受拉屈服或土钉与周围土体之间发生滑移，而导致基坑边坡发生坍塌破坏。其中，土钉钉体破坏可由其材料屈服强度确定，而土钉与土体之间作用力涉及两种材料接触剪切作用问题，影响因素较多，较难确定。因此，钉土剪切摩擦作用力合理取值往往成为工程实践的控制指标。

通过土钉拉拔试验能较好地测试钉土剪切摩擦作用力，目前对土钉进行拉拔试验的装置主要包括用于充填岩土样本即试验土体的箱体，试验时，待测试的土钉设置在该箱体中，土钉的两端则支撑于箱体相对两侧的箱体壁上，土体上方通常采用橡胶水袋构成竖向施压装置，对试验土层施加竖向载荷，以模拟真实的地层压力，通过土钉一端的液压千斤顶对土钉施加拉力，液压千斤顶与土钉之间设置有测力计，以此测得土钉与土体的剪切摩擦作用力。

现有的这种土钉抗拔试验箱存在的问题在于：土钉的两端直接支撑于箱体的箱体壁上，当竖向施压装置对土钉上侧的试验土体施加压力后，试验土体会对土钉施加方向向下的作用力，由于土钉的两端被箱体壁支撑约束，土钉容易出现中部向下弯曲的挠曲变形，这不仅改变了钉土界面接触状态，使得土钉与土体接触应力不均匀，导致剪切摩擦力测试失真，也使得土钉与箱体壁的摩擦力增大，甚至会出现卡滞，进一步影响试验的可实施性及试验结果的准确性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种土钉拉拔试验箱，以解决现有技术中受试验竖向土层压力，土钉易发生挠曲变形的问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该土钉拉拔试验箱的土钉拉拔试验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型中土钉拉拔试验装置的技术方案如下：

一种土钉拉拔试验装置，包括装置架和土钉拉拔试验箱，土钉拉拔试验箱包括用于填充试验土体的箱体，土钉拉拔试验装置包括用于对试验土体施加竖向力的竖向施压机构和用于对相应土钉施加横向作用力的横向施拉机构，箱体的左右相对箱体壁上分别沿上下方向导向移动设置有左侧支撑和右侧支撑，左侧支撑具有供相应土钉左端穿装的左侧支撑内孔，右侧支撑具有供所述土钉沿左右方向贯穿安装的右侧支撑内孔，横向施拉机构具有用于与土钉右端传动相连的土钉连接端。

横向施拉机构沿上下方向导向移动装配于装置架上。

装置架包括底座、设置于底座左右两侧的立柱和设置于立柱顶端的横梁，横向施拉机构设置于右侧的立柱上，竖向施压机构设置于所述横梁上。

竖向施压机构包括左右间隔布置的竖向加载缸，各竖向加载缸的下端均设置有加载球槽，土钉拉拔试验装置还包括用于在竖向施压机构与试验土体之间传力的加载盖板，加载盖板上端设置有与对应加载球槽适配传力的传力球头。

箱体的右侧箱体壁上设置有长度沿上下方向延伸的右侧长孔，右侧支撑具有与右侧箱体壁对贴连接或通过密封垫圈连接的右侧挡沿，右侧长孔中穿装有与右侧挡沿相连的螺栓。

箱体的右侧箱体壁上还开设有沿上下方向布置的右侧腰型孔，右侧支撑还包括通过螺钉固定在右侧挡沿右侧的固定板，右侧挡沿与固定板之间设有用于与土钉密封配合的右侧橡胶垫，固定板的右端突出于右侧箱体壁，固定板穿设于与所述右侧腰型孔中，右侧挡沿位于右侧箱体壁的左侧。

本实用新型中土钉拉拔试验箱的技术方案为：

一种土钉拉拔试验箱，包括用于填充试验土体的箱体，箱体的左右相对箱体壁上分别沿上下方向导向移动设置有左侧支撑和右侧支撑，左侧支撑具有供相应土钉左端穿装的左侧支撑内孔，右侧支撑具有供所述土钉沿左右方向贯穿安装的右侧支撑内孔。

箱体的右侧箱体壁上设置有长度沿上下方向延伸的右侧长孔，右侧支撑具有与右侧箱体壁对贴连接或通过密封垫圈连接的右侧挡沿，右侧长孔中穿装有与右侧挡沿相连的螺栓。

箱体的右侧箱体壁上还开设有沿上下方向布置的右侧腰型孔，右侧支撑还包括通过螺钉固定在右侧挡沿右侧的固定板，右侧挡沿与固定板之间设有用于与土钉密封配合的右侧橡胶垫，固定板的右端突出于右侧箱体壁，固定板穿设于与所述右侧腰型孔中，右侧挡沿位于右侧箱体壁的左侧。

本实用新型的有益效果为：使用时，将待试验的土钉的左端由右侧支撑内孔穿过后穿装在左侧支撑的左侧支撑内孔中，然后向土钉拉拔试验箱中填入试验土层，由于左侧支撑、右侧支撑与箱体壁为沿上下方向的导向移动配合关系，因此在填土的过程中，可以先将左侧支撑、右侧支撑调整到较高位置，使得左侧支撑、右侧支撑的底部不与箱体壁接触，在填土结束后，左侧支撑、右侧支撑直接支撑于下侧的试验土层上。在进行拉拔试验时，竖向施压机构对土钉上侧的试验土层施加压力，土钉上侧的试验土层对土钉施加压力，由于土钉两端的左侧支撑、右侧支撑被支撑于试验土层上，因此在土钉受到上部压力后，土钉和左侧支撑、右侧支撑可以整体的向下平移而对下侧的施压土层施压，土钉整体向下平移不会产生如现有技术一样的中部向下挠曲变形，因此不会有太多土钉、试验土层之外的附件摩擦力产生，可以提高测量精度，此外土钉对下侧带的试验土层挤压后，下侧的试验土层与土钉下侧表面之间也会形成摩擦力，这样更加接近真实的土钉受力状态。

附图说明

图1是本实用新型中土钉拉拔试验装置的一个实施例的使用状态图；

图2是图1中土钉拉拔试验箱的结构示意图；

图3是图2的右视图；

图4是图3中没有右侧支撑的状态示意图。

具体实施方式

本实用新型中土钉拉拔试验装置的实施例如图1~4所示：包括装置架和土钉拉拔试验箱4，装置架包括左右间隔布置的立柱18，两个立柱的下端之间连接有底座19，两个立柱的顶部间设置有横梁17。土钉拉拔试验箱包括用于填充试验土体的箱体，箱体使用时固定于底座上，箱体包括箱底板和四周的箱体壁。土钉拉拔试验装置包括用于对试验土体施加竖向力的竖向施压机构和用于对相应土钉施加横向作用力的横向施拉机构，本实施例中横向施拉机构为水平加载缸14，右侧的立柱右侧设置有导向方向沿上下方向延伸的竖向导轨15，水平加载缸14导向移动装配于竖向导轨15上，这样可以调整水平加载缸的高度位置，在水平加载缸高度位置调整后，通过螺栓实现水平加载缸14相对装置架的固定，横向加载缸的活塞杆上设置有用于与土钉右端传动连接的土钉连接端，本实施例中传动连接端包括一个竖向连接销轴10，使用时，土钉右端焊接固定连接一个连接板9，连接板套连于竖向连接销轴上，连接板的厚度小于竖向连接销轴的高度，这样土钉上下平动时，不会对横向加载缸产生作用力。土钉连接端与水平加载缸之间设置有测力计13，竖向施压机构包括左右间隔布置的竖向加载缸16，各竖向加载缸16的下端均设置有加载球槽12，土钉拉拔试验装置还包括用于在竖向施压机构与试验土体之间传力的加载盖板7，加载盖板7上端设置有与对应加载球槽适配传力的传力球头8。

箱体的左右相对箱体壁上分别沿上下方向导向移动设置有左侧支撑5和右侧支撑2，左侧支撑5具有供相应土钉左端穿装的左侧支撑内孔，右侧支撑具有供所述土钉沿左右方向贯穿安装的右侧支撑内孔。在本实施例中，右侧支撑由左右布置并通过固定在一起的右侧挡沿23和固定板22构成，右侧挡沿与固定板之间设有用于与土钉密封配合的右侧橡胶垫40，因为土钉与固定板之间大概会存在0.1~0.3mm的配合间隙，如果有过多的土进入到土钉与固定板之间，就会造成土钉拉拔时的卡滞，影响土钉抗拉拔力的测量，右侧橡胶垫内凸于右侧挡沿和固定板，从而可以与土钉密封配合，土钉拉拔过程中可能会卡到右侧挡沿与土钉之间一部分土颗粒，在试验结束后，推动土钉，右侧橡胶垫能够让卡在土钉与右侧挡板之间的土颗粒完全出来，避免在多次试验后，很多土颗粒卡在挡板与土钉之间而导致卡死。箱体的右侧箱体壁20上开设有供固定板穿出的右侧腰型孔3，固定板22的最大直径与右侧腰型孔3的宽度适配，右侧腰型孔3的高度大于固定板22的最大直径，因此固定板22能够在右侧腰型孔中上下移动，右侧挡沿23位于右侧箱体壁20的左侧，固定板22的最高移动位置和最低移动位置处，右侧挡沿23均覆盖右侧腰型孔3，右侧挡沿23与箱体的右侧箱体壁20之间设置有密封垫圈。箱体的右侧箱体壁上于右侧腰型孔的外围分布有四个长度沿上下方向延伸的右侧长孔24，右侧长孔中穿装有与右侧挡沿相连的螺栓21。左侧支撑与右侧支撑结构对称，在此不再详述。图中项41表示左侧挡沿与左侧固定板之间的左侧橡胶垫。

本实用新型的使用如下，将待试验的土钉1穿装于左侧支撑、右侧支撑的套筒中，松开螺栓21，向上调整左侧支撑5、右侧支撑2的高度位置，保证左侧支撑、右侧支撑的套筒部分底部不与腰型孔的下侧孔壁接触，具体的是，固定板22的底部不与右侧腰型孔的下侧孔壁接触，左侧固定板的底部不与左侧腰型孔的下侧孔壁接触，然后锁紧螺栓21，向土钉拉拔试验箱内填入试验土体6，试验土体6分布于土钉的上下两侧，试验土层填满后，将加载盖板置于试验土层的最上侧，松开螺栓21，此时，土钉1是被土钉下侧的试验土层支撑，而非箱体的侧壁，竖向加载缸通过加载盖板7对试验土层施压，试验土层的压力传递给土钉，土钉对其下侧的试验土层施压，土钉1及其两端的左侧支撑5、右侧支撑2向下平移而挤压下侧的试验土层，土钉不会发生挠曲变形，由于竖向连接销轴的高度，因此土钉向下平移时，并不会对横向加载缸产生竖向载荷，由于支撑套连接板的尺寸大于箱体侧壁上腰型孔，因此土钉、左侧支撑、右侧支撑向下平移时，也不会有土从腰型孔位置渗出。横向加载缸对土钉进行拉拔，测力计记录该拉拔力，土钉的周围均是对土钉产生摩擦力的试验土体，土钉与箱体侧壁之间不产生摩擦力，更加接近土钉的真实受力状态，当土钉发生水平位移时，此时测力计的读数即为土钉的最大抗拉拔力。在本实用新型的其它实施例中：右侧挡沿与固定板还可以一体设置；右侧长孔和螺栓也可以不设，此时在填土时，可以借助其它工具将土钉定位于较高位置，比如说通过胶带或绳子将土钉吊起，在填土结束后，再松开土钉。

土钉拉拔试验箱的实施例如图1~4所示：土钉拉拔试验箱的具体结构与上述各土钉拉拔试验装置实施例中所述的土钉拉拔试验箱相同，在此不再详述。