(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210429903.6 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市西康路1号 (72)发明人 袁维海　吴江　王昌　朱金鑫　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 李瑞雨 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种模拟电渗作用减小桩-土摩 擦机理的试 验装置 (57)摘要 本发明公开一种模拟电渗作用减小桩 ‑土摩 擦机理的试验装置， 包括液压加载系统、 数据收 集仪、 电压调节系统、 电源以及箱体和剪切试验 装置， 液压加载系统、 数据收集仪、 电压调节系统 和电源设置于箱 体的内腔一端， 箱 体的内腔剩余 部分设置有剪切试验装置； 箱 体顶面固接有竖向 加载单元； 剪切试验装置包括试验机构和驱动探 测单元； 驱动探测单元设置于试验机构相对的两 侧； 驱动探测单元与箱体固定连接； 本发明能够 实现对黏土样品的直剪试验的实验室验证， 获取 在不同电压、 不同土体条件、 不同压力等多种因 素影响下的桩 ‑土间摩擦数据， 从而达到探究电 渗作用减小桩 ‑土摩擦机理的目的， 最终实现对 海上风电单桩等实际工程的模拟起到建议和指 导作用。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114813375 A 2022.07.29 CN 114813375 A 1.一种模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理的试验装置， 包括液压加载系统(1)、 数据收 集仪(2)、 电压调节系统(3)、 电源(4)以及与上述部件相适配的箱体(5)和剪切试验装置， 其 特征在于： 所述液压加载系统(1)、 所述数据收集仪(2)、 所述电压调节系统(3)和所述电源 (4)设置于所述箱体(5)的内腔一端， 所述箱体(5)的内腔剩余部分设置有所述剪切试验装 置； 所述箱体(5)顶面固接有竖向加载单元(6)； 所述剪切试验装置包括对样品进行模拟实 验的试验机构(7)和给予所述试验机构(7)荷载力的驱动探测单元(8)； 所述驱动探测单元 (8)设置于所述试验机构(7)相对的两侧； 所述驱动探测单 元(8)与所述箱体(5)固定连接； 所述液压加载系统(1)分别与所述驱动探测单元(8)和所述竖向加载单元(6)传动连 接； 所述电压调节系统(3)与所述试验机构(7)电性连接； 所述电源(4)分别与所述液压加载 系统(1)、 所述数据收集仪(2)和所述电压调节系统(3)电性连接； 所述数据收集仪(2)分别 与所述竖向加载 单元(6)和所述驱动探测单 元(8)电性连接 。 2.根据权利要求1所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述试验机构(7)包括底座(71)； 所述底座(71)为顶面开放的盒形结构； 所述底座(71) 内腔底面中心放置有底板(72)； 所述底板(72)上固接有阴极连接件(78)， 所述阴极连接件 (78)电性连接有 阴电极； 所述阴电极与所述电压调节系统(3)电性连接； 所述底板(72)顶 面 放置有桩基模拟底板(77 )； 所述桩基模拟底板(77 )顶面放置有实验筒(75)； 所述实验筒 (75)底部一侧面铰接有活动密网板(74)， 实验筒(75)内腔顶端设置有所述竖向加载单元 (6)； 所述实验筒(75)侧壁固接有横推杆(76)； 所述横推杆(76)的一端与所述驱动探测单元 (8)可拆卸连接 。 3.根据权利要求2所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述竖向加载单元(6)包括支架组件、 竖载液压缸(61)、 第一压力传感器(62)和压料组 件(68)； 所述支架组件中心竖向固接有所述竖载液压缸(61)； 所述竖载液压缸(61)的液压 杆底端与所述第一压力传感器(62)固定连接； 所述第一压力 传感器(62)底 面与所述压料 组 件(68)固定连接； 所述第一压力传感器(62)与所述数据收集仪(2)电性连接； 所述竖载液压 缸(61)与所述液压加载系统(1)传动连接 。 4.根据权利要求3所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述支架组件包括两块固定板(63)； 两块所述固定板(63)正对设置且通过若干立柱 (67)固定连接； 所述固定板(63)中心开设有过孔； 所述过孔内固定安装有所述竖载液压缸 (61)； 所述固定板(63)相对两侧面分别 通过若干连接杆(64)固接有T形芯(65)； 所述T形芯 (65)远离所述连接杆(64)的一端滑动适配有导轨(66)； 所述导轨(66)的底面与所述箱体 (5)的顶面固定连接 。 5.根据权利要求4所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述压料组件(68)包括防滑爪(681)； 所述防滑爪(681)的顶端与所述第一压力传感器 (62)底面固定连接， 所述防滑爪(681)的底端可拆卸连接有顶盖(682)； 所述顶盖(682)底面 固接有多孔电阻板(683)； 所述多孔电阻板(683)底面固接有石墨网(684)； 所述石墨网 (684)电性连接有阳电极； 所述阳电极与所述电压调节系统(3)电性连接； 所述顶盖(682)、 所述多孔电阻板(683)和所述石墨网(684)分别与所述实验筒(75)相适配且滑动接触。 6.根据权利要求5所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述驱动探测单元(8)包括位移传感器(81)、 平载液压缸(82)和第二压力传感器(83)；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813375 A 2所述平载液压缸(82)通过支柱(84)与所述箱体(5)内腔底面固定连接； 所述平载液压缸 (82)与所述液压加载系统(1)传动连接； 所述平载液压缸(82)的液压杆与所述第二压力传 感器(83)固定连接； 所述位移传感器(81)与所述第二压力 传感器(83)分别设置于所述 实验 筒(75)两侧； 所述位移传感器(81)与所述第二压力传感器(83)正对设置； 所述位移传感器 (81)与所述箱体(5)内侧壁固定连接； 所述横推杆(76)的一端面与所述第二压力传感器 (83)正对设置； 所述位移传感器(81)与所述第二压力传感器(83)分别与所述数据 收集仪 (2)电性连接 。 7.根据权利要求6所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述箱体(5)通过若干隔板将其内腔一端分割成一个实验腔和四个独立的放置腔； 所述 液压加载系统(1)、 所述数据收集仪(2)、 所述电压调节系统(3)和所述电源(4)分别设置于 四个所述 放置腔内； 所述底座(71)和所述支 柱(84)设置 于所述实验腔底面。 8.根据权利要求2所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述横推杆(76)的底面中部开设有让位槽； 所述让位槽与所述实验筒(75)侧壁间隙配 合。 9.根据权利要求5所述的一种 模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理 的试验装置， 其特征在 于： 所述顶盖(682)、 所述底板(72)为黄铜材质； 所述底板(72)顶面面积大于所述实验筒 (75)底面的面积； 所述底板(72)上有两平行的凸筋； 所述桩基模拟底板(77)面积与所述底 板(72)一致， 所述桩基模拟底板(77)底 面开设有两个与底板(72)上的两平行凸筋相适配的 凹槽。 10.根据权利要求2所述的一种模拟电渗作用减小桩 ‑土摩擦机理的试验装置， 其特征 在于： 所述实验筒(75)的制作材质为高电阻高强度的环氧树脂 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813375 A 3