專利名稱:可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置。包括模型箱、水箱、對(duì)稱面擋土單元和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；模型箱由模型箱框架、鋼化玻璃、模型箱底板、反力板、頂框和模型箱底座組成；水箱設(shè)置在模型箱內(nèi)的右上方，用于控制和觀測土體中的水位變化；對(duì)稱面擋土單元為U型不銹鋼條，用于臨時(shí)支擋基坑被動(dòng)側(cè)未開挖土體，通過螺栓固定在模型箱框架上；基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋土墻和支撐。本實(shí)用新型可模擬地下水位動(dòng)態(tài)變化下基坑開挖工程的各個(gè)施工工況，確保了模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，為基坑開挖問題的理論研究提供有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，并為相關(guān)基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提供一定參考意見。
【專利說明】
可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，特別是涉及地下水位變化條件下的基坑開挖各個(gè)施工工況模擬的模型試驗(yàn)裝置，可用于量測不同基坑開挖工況下基坑土壓力和基坑變形問題。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著城市人口的急劇增長，城市建設(shè)快速發(fā)展，深基坑工程日趨增多，基坑工程面臨深度深、平面規(guī)模大、周圍環(huán)境復(fù)雜的新趨勢。特別是在濱海、沿江地區(qū)的深基坑工程更是面臨地下水豐富，施工環(huán)境復(fù)雜以及施工難度大等挑戰(zhàn)，其中地下水作用引起的基坑變形和失穩(wěn)問題是該類地區(qū)深基坑工程的重大風(fēng)險(xiǎn)源之一?；娱_挖引起的基坑變形和失穩(wěn)問題是深基坑設(shè)計(jì)和施工中被高度關(guān)注和重視的工程問題。采用室內(nèi)土工模型試驗(yàn)的方法模擬基坑開挖，在巖土工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中，如何通過基坑模型試驗(yàn)客觀準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜地下水環(huán)境作用基坑開挖過程的各個(gè)施工工況是迫切需要解決的問題。
[0003]目前基坑模型試驗(yàn)的土體多選用干砂，暫不考慮地下水的影響，主要研究基坑開挖土體的土壓力和基坑的變形，但此類研究不適用于地下水作用的基坑開挖情況。考慮恒定潛水位作用的基坑模型試驗(yàn)，有研究(彭述權(quán).砂土擋墻破壞機(jī)理宏細(xì)觀研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2007.)采用薄膜通過電暈后涂抹環(huán)氧樹脂的方法連接擋土墻和模型箱，該方法可獲取試驗(yàn)土體中超靜孔隙水壓力、土壓力和基坑變形數(shù)據(jù)，但薄膜電暈工藝較為復(fù)雜，擋墻位移較大時(shí)薄膜可能在移動(dòng)過程中發(fā)生撕裂或由于土顆粒摩擦導(dǎo)致破損，無法順利完成試驗(yàn)或進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。考慮地下水位變化影響的基坑模型試驗(yàn)，有研究(孫威.濱海地區(qū)深基坑性狀的試驗(yàn)及理論研究[D].浙江大學(xué)，2015.)采用固定擋土墻的方法，該方法只能獲得土體中超靜孔隙水壓力的變化情況，無法獲得準(zhǔn)確的土壓力變化和基坑變形數(shù)據(jù)，與實(shí)際基坑工程在動(dòng)態(tài)地下水位作用下的響應(yīng)情況仍存在較大差異。因此，更為簡便、準(zhǔn)確地模擬地下水動(dòng)態(tài)變化和可移動(dòng)的擋土墻是濱海、沿江基坑開挖模型試驗(yàn)中需要解決的主要問題。
[0004]在基坑模型試驗(yàn)中，大多數(shù)研究針對(duì)每一級(jí)開挖和加撐完成工況下的基坑受力和變形情況展開，未考慮基坑在開挖或加撐過程中基坑的受力和變形情況。在考慮基坑開挖過程的模型試驗(yàn)中，有研究采用卸載等體積等重量的土袋(Azevedo RF.Centrifuge andAnalytical Modelling of Excavat1n in Sand.PhD thesis,University of Colorado,Boulder，C0，USA，1983.)或排放代土液體(Bolton MD and Powrie ff.The collapse ofdiaphragm walls retaining clay.Geotechnique，1987,37(3):335-353.)等方法模擬土體開挖卸載，此類方法不能準(zhǔn)確模擬基坑開挖引起的土體中應(yīng)力場的改變，與實(shí)際基坑開挖引起的基坑受力和變形情況仍存在一定的差異。大量模擬基坑開挖的模型試驗(yàn)采用預(yù)先埋設(shè)安裝好支撐的擋土墻的方法，直接開挖基坑土體，不需要再進(jìn)行加撐操作，該方法較為簡單，但預(yù)置的所有內(nèi)支撐都將在整個(gè)開挖過程中受力，顯然與實(shí)際工程的基坑受力情況不相符合，也無法準(zhǔn)確模擬基坑開挖過程中未加撐情況下基坑的受力和變形情況。目前有研究采用液壓千斤頂向擋土墻支架施加力的方法模擬支撐的安裝，該方法采用液壓裝置較復(fù)雜，當(dāng)基坑開挖寬度較大時(shí)該方法并不適用。另外絕大多數(shù)基坑開挖模型的開挖對(duì)稱面是垂直固定的擋板，通過向下抓土或掏土實(shí)現(xiàn)基坑開挖，該方法不能清晰界定開挖土層，會(huì)擾動(dòng)未開挖的土體;該方法繁瑣，不易操作，特別是基坑開挖模型的尺寸較大或需要開挖的土體較多時(shí)，試驗(yàn)操作的工作量相當(dāng)大。因此，如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地土體開挖和支撐安裝是基坑開挖模型試驗(yàn)中需要解決的重點(diǎn)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，解決了有效準(zhǔn)確模擬復(fù)雜地下水環(huán)境下的基坑開挖各個(gè)施工工況，及量測各工況下基坑土壓力、擋土墻位移和基坑變形，整理相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并確定基坑受力和變形發(fā)展規(guī)律等問題。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，包括模型箱、水箱、若干對(duì)稱面擋土單元和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)四個(gè)部分;所述模型箱由模型箱框架、鋼化玻璃、模型箱底板、頂框、反力板和模型箱底座組成;所述模型箱框架的底部固定模型箱底板，前后兩個(gè)側(cè)面固定鋼化玻璃;所述模型箱框架和反力板均固定在模型箱底座上，頂部通過頂框連接;所述水箱由帶通水孔的鋁板、條形鋁板、水箱支架、水箱支架固定螺絲和刻度尺組成，通過水箱支架架設(shè)在模型箱內(nèi)的右上方，用于控制和觀測土體中的水位變化;所述帶通水孔的鋁板表面粘貼反濾土工織物，防止水位變化過程中試驗(yàn)土體的流失;所述刻度尺粘貼在鋼化玻璃上，可用于直接觀測和記錄水位變化情況;所述對(duì)稱面擋土單元為U型不銹鋼條，通過螺栓固定在模型箱框架上;所述U型不銹鋼條之間通過H型止水橡膠條連接，U型不銹鋼條與模型箱框架通過S型止水橡膠條連接;所述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋土墻、擋土墻支架和若干支撐單元;所述擋土墻上部通過支架固定螺栓固定擋土墻支架，中部開有螺紋孔，通過螺紋孔螺紋連接安裝支撐單元所需的支撐固定螺栓，兩側(cè)開槽固定止水橡膠條;所述止水橡膠條保證擋土墻移動(dòng)過程中與模型箱接觸面不發(fā)生漏水;所述支撐單元的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與支撐固定螺栓螺紋連接，實(shí)現(xiàn)支撐單元的安裝。所述模型箱的右側(cè)安裝連通水箱的閥門，用于控制水箱內(nèi)水位的升降。
[0007]進(jìn)一步地，所述支撐單元包括實(shí)心鋁桿、伸縮桿和支撐連接螺栓;所述實(shí)心鋁桿上開有若干凹槽，一端具有內(nèi)螺紋口 ；所述伸縮桿為空心鋁管，伸縮桿上開有若干螺紋孔;所述支撐連接螺栓穿過伸縮桿上的螺紋孔抵住實(shí)心鋁桿的凹槽，使得實(shí)心鋁桿和伸縮桿緊密連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述支撐單元包括第一支撐桿、第二支撐桿和套筒;所述第一支撐桿的一端具有外螺紋;所述第二支撐桿的一端具有內(nèi)螺紋口，另一端具有外螺紋;所述套筒具有內(nèi)螺紋通道，一端螺紋連接第一支撐桿，另一端螺紋連接第二支撐桿。
[0009]進(jìn)一步地，所述模型箱框架由不銹鋼鋼條和不銹鋼鋼板焊接而成;所述鋼化玻璃通過建筑膠水安裝在模型箱框架內(nèi)側(cè);所述模型箱底板和反力板為不銹鋼鋼板;所述頂框由不銹鋼鋼條焊接而成;所述模型箱底座由工字鋼焊接而成;所述擋土墻為鋁板，其厚度由試驗(yàn)?zāi)M的擋土墻剛度計(jì)算得到;所述擋土墻支架為條狀鋁板;所述閥門為優(yōu)質(zhì)銅芯閥門。
[0010]進(jìn)一步地，所述模型箱框架和反力板通過四周點(diǎn)焊固定于模型箱底座。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述水箱通過玻璃膠連接模型箱的內(nèi)壁。
[0012]進(jìn)一步地，所述帶通水孔的鋁板和水箱支架由水箱支架固定螺絲擰緊連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述擋土墻在移動(dòng)過程中始終與鋼化玻璃保持垂直。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、本實(shí)用新型中的水箱架設(shè)在模型箱內(nèi)，采用玻璃膠密封水箱與模型箱之間的縫隙，帶通水孔的鋁板使得水箱內(nèi)的水位與試驗(yàn)土體水位連通，可以通過調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位以控制試驗(yàn)土體水位變化;在帶通水孔的鋁板表面粘貼反濾土工織物，防止水位變化過程中試驗(yàn)土體的流失;水箱上的刻度尺粘貼在鋼化玻璃上，便于直接觀測和記錄水位變化情況。
[0016]2、本實(shí)用新型采用可拆卸的對(duì)稱面擋土單元，臨時(shí)支擋基坑被動(dòng)區(qū)未開挖的土體，可在開挖每層土體前預(yù)先拆除對(duì)稱面擋土單元，通過向基坑開挖對(duì)稱面卸土的方法進(jìn)行基坑開挖，相比與傳統(tǒng)向下掏土取土的方法，本實(shí)用新型可明確每一層開挖土層不影響未開挖的，操作方便，大大減少了基坑開挖卸土的工作量。
[0017]3、本實(shí)用新型可以同時(shí)模擬基坑開挖和加撐工序，得到基坑開挖和支撐安裝過程中所引起的基坑應(yīng)力場的變化，相比與傳統(tǒng)基坑模型試驗(yàn)只考慮基坑開挖至某一深度或加撐完成的特定狀態(tài)開展研究，更全面、準(zhǔn)確地反映基坑開挖和支撐安裝過程中基坑受力和基坑變形的響應(yīng)情況。
[0018]4、本實(shí)用新型采用可伸縮支撐元件，可以模擬不同寬度的基坑開挖試驗(yàn)，相比與傳統(tǒng)的基坑開挖模型試驗(yàn)采用固定長度的支撐或者可伸縮支撐僅用于實(shí)現(xiàn)支撐安裝的實(shí)驗(yàn)思路，可采用同一套試驗(yàn)裝置開展多組不同寬度的基坑開挖試驗(yàn)，減少了對(duì)試驗(yàn)裝置的改裝，節(jié)約了試驗(yàn)成本和模型制作時(shí)間，工作原理簡單，操作方便，具有很大的實(shí)用性。
[0019]5、本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確模擬基坑開挖過程中的加撐工序，內(nèi)支撐安裝過程中不會(huì)對(duì)基坑未開挖的土體有擾動(dòng)影響；內(nèi)支撐與擋土墻之間通過螺紋固定連接，較之傳統(tǒng)的基坑模型試驗(yàn)將內(nèi)支撐架設(shè)在擋土墻上或者直接抵住擋土墻實(shí)現(xiàn)加撐的方法，更能客觀地反映實(shí)際基坑工程開挖時(shí)的加撐情況;通過控制實(shí)心鋁桿直徑、伸縮桿壁厚、第一支撐桿直徑、第二支撐桿直徑和套筒的壁厚實(shí)現(xiàn)基坑內(nèi)支撐剛度的模擬，更加客觀地反映了內(nèi)支撐對(duì)基坑開挖的工程影響。
[0020]6、本實(shí)用新型可根據(jù)土工模型試驗(yàn)的需求，調(diào)整內(nèi)支撐元件的數(shù)量，以及擋土墻上的內(nèi)支撐固定螺栓的位置和數(shù)量，模擬不同基坑的開挖情況。
【附圖說明】

[0021]圖1為采用第一類支撐的可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置側(cè)視圖。
[0022]圖2為采用第二類支撐的可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置側(cè)視圖。
[0023]圖3為采用第一類支撐的可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置俯視圖。
[0024]圖4為采用第二類支撐的可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置俯視圖。
[0025]圖5為基坑開挖對(duì)稱面示意圖。
[0026]圖6為水箱側(cè)視圖；
[0027]圖7為擋土墻示意圖。
[0028]圖8為第一類支撐的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖9為第二類支撐的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中:模型箱I;模型箱框架1-1;鋼化玻璃1-2;模型箱底板1-3;頂框1-4;反力板1-5 ；模型箱底座1-6;水箱2;對(duì)稱面擋土單元2;帶通水孔的鋁板2-1;條形鋁板2-2;水箱支架2-3;水箱支架固定螺絲2-4;刻度尺2-5;對(duì)稱面擋土單元3;固定對(duì)稱面擋土單元的螺栓4;擋土墻5 ；止水橡膠條5-1 ；擋土墻支架6 ；支架固定螺栓7 ；支撐單元8;實(shí)心招桿8-1 ；空心招桿8-2;支撐連接螺栓8-3;第一支撐桿8-4;第二支撐桿8-5;套筒8_6;支撐固定螺栓8_7;閥門9;試驗(yàn)土體I O。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0032]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，包括模型箱1、水箱2、若干對(duì)稱面擋土單元3和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)四個(gè)部分。
[0033]所述模型箱I由模型箱框架1-1、鋼化玻璃1-2、模型箱底板1-3、頂框1-4、反力板1-5和模型箱底座1-6組成;所述模型箱框架1-1的底部固定模型箱底板1-3，前后兩個(gè)側(cè)面固定鋼化玻璃1-2;所述模型箱框架1-1和反力板1-5由頂部的不銹鋼頂框1-4通過四周點(diǎn)焊連接，均通過四周點(diǎn)焊固定于工字鋼焊接而成的模型箱底座1-6上；所述模型箱框架1-1由1mm厚的不銹鋼鋼條和不銹鋼鋼板焊接而成;所述鋼化玻璃1-2通過建筑膠水安裝在模型箱框架1-1內(nèi)側(cè);所述模型箱底板1-3和反力板1-5為I Omm厚的不銹鋼鋼板;所述頂框I _4由20mm厚的不銹鋼鋼條焊接而成;所述水箱2由豎向放置的帶通水孔的鋁板2-1、橫向放置的條形鋁板2-2、前后兩側(cè)的鋼化玻璃1-2和模型箱框架1-1的內(nèi)壁通過玻璃膠連接形成，通過水箱支架2-3架設(shè)在模型箱I內(nèi)的右上方，用于控制和觀測土體中的水位變化;所述帶通水孔的鋁板2-1和水箱支架2-3由水箱支架固定螺絲2-4擰緊連接;所述帶通水孔的鋁板2-1表面粘貼反濾土工織物，防止水位變化過程中試驗(yàn)土體的流失;所述刻度尺2-5設(shè)置在鋼化玻璃1-2上可用于直接觀測和記錄水位變化情況;所述對(duì)稱面擋土單元3為U型不銹鋼條，通過螺栓4固定在模型箱框架1-1上;所述U型不銹鋼條之間通過H型止水橡膠條連接，U型不銹鋼條與模型箱框架1-1通過S型止水橡膠條連接;所述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋土墻5、擋土墻支架6和若干支撐單元8;所述擋土墻5在移動(dòng)過程中始終與鋼化玻璃1-2保持垂直。所述支撐單元8的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與支撐固定螺栓8-7螺紋連接，實(shí)現(xiàn)支撐單元8的安裝；所述閥門7為優(yōu)質(zhì)銅芯閥門，安裝在模型箱I右側(cè)，用于控制水箱2內(nèi)水位的升降；所述試驗(yàn)土體8采用標(biāo)準(zhǔn)福建細(xì)砂，通過砂雨法澆制得到。
[0034]如圖5所示，所述對(duì)稱面擋土單元3的厚度為10mm，其寬度可根據(jù)需要模擬的開挖土層厚度進(jìn)行調(diào)整;所述固定對(duì)稱面擋土單元3的螺栓4的尺寸為M8，焊接固定于模型箱框架1-1上。
[0035]如圖6所示，所述水箱2由帶通水孔的鋁板2-1、條形鋁板2-2、水箱支架2-3、水箱支架固定螺絲2-4和刻度尺2-5組成;所述帶通水孔的鋁板2-1表面排布有大量的通水圓孔，保證試驗(yàn)過程中水箱內(nèi)的水位與試驗(yàn)土體水位連通且一致，以實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位來控制試驗(yàn)土體的水位變化。
[0036]如圖7所示，所述擋土墻5為鋁板，其厚度由試驗(yàn)?zāi)M的擋土墻剛度計(jì)算得到;所述擋土墻支架6為20mm厚的條狀鋁板;所述擋土墻5上部通過支架固定螺栓7固定擋土墻支架6，中部開有螺紋孔，通過螺紋孔螺紋連接安裝支撐單元8所需的支撐固定螺栓8-7，兩側(cè)開槽固定止水橡膠條5-1;所述止水橡膠條5-1保證擋土墻5移動(dòng)過程中與模型箱I接觸面不發(fā)生漏水;所述支架固定螺栓7和支撐固定螺栓8-7的尺寸為M8。
[0037]如圖8、圖9所示，所述支撐固定螺栓8-7通過擋土墻5上的螺紋孔，擰緊固定于擋土墻5上。所述支撐單元8可采用以下兩種形式:
[0038]—、所述支撐單元8包括實(shí)心鋁桿8-1、伸縮桿8-2和支撐連接螺栓8-3;所述實(shí)心鋁桿8-1上開有若干凹槽，一端具有內(nèi)螺紋口；所述伸縮桿8-2為空心鋁管，伸縮桿8-2上開有若干螺紋孔;所述支撐連接螺栓8-3穿過伸縮桿8-2上的螺紋孔抵住實(shí)心鋁桿8-1的凹槽，使得實(shí)心鋁桿8-1和伸縮桿8-2緊密連接，在試驗(yàn)過程中不發(fā)生滑動(dòng)。所述實(shí)心鋁桿8-1的直徑和空心鋁桿8-2的厚度均由試驗(yàn)?zāi)M的支撐剛度計(jì)算得到;所述支撐連接螺栓8-3的尺寸可選擇M6。
[0039 ] 二、所述支撐單元8包括第一支撐桿8-4、第二支撐桿8-5和套筒8-6;所述第一支撐桿8-4的一端具有外螺紋;所述第二支撐桿8-5的一端具有內(nèi)螺紋口，另一端具有外螺紋;所述套筒8-6具有內(nèi)螺紋通道，一端螺紋連接第一支撐桿8-4，另一端螺紋連接第二支撐桿8-
5。所述第一支撐桿8-4的直徑、第二支撐桿8-5的直徑和套筒8-6的壁厚均由試驗(yàn)?zāi)M的內(nèi)支撐的剛度計(jì)算得到。
[0040]本實(shí)用新型的工作過程如下:首先將擋土墻5和擋土墻支架6通過支架固定螺栓7連接組裝好;而后在擋土墻5上安裝好土壓力盒，兩側(cè)槽口嵌入止水橡膠條5-1，并在槽口和止水橡膠條5-1的縫隙涂抹環(huán)氧樹脂;將組裝好的擋土墻5通過擋土墻支架6架設(shè)在模型箱I內(nèi)，保證擋土墻5與模型箱I兩側(cè)的鋼化玻璃1-2垂直;在基坑開挖模型的對(duì)稱面處安裝對(duì)稱面擋土單元3，通過固定對(duì)稱面擋土單元的螺栓4固定于模型箱框架1-1上;采用砂雨法饒制試驗(yàn)土樣10，通過控制落砂裝置篩孔網(wǎng)片與試驗(yàn)土樣表面的高差以獲得模型試驗(yàn)所需的土體密實(shí)度;通過閥門9向模型箱I內(nèi)注水來飽和試驗(yàn)土體10，嚴(yán)格控制閥門9的注水速度以減少試驗(yàn)土體的流失(不沖刷試驗(yàn)土體)；試驗(yàn)土體10完全飽和后，鉆孔埋設(shè)孔隙水壓力傳感器，回填鉆孔土體;在擋土墻5和基坑內(nèi)外土體表面安裝位移傳感器，分別監(jiān)測擋土墻5的位移和基坑土體變形情況;拆除第一節(jié)對(duì)稱面擋土單元，通過向基坑開挖對(duì)稱面卸土的方法緩慢開挖擋土墻5左側(cè)的土體;開挖至第一道支撐設(shè)計(jì)位置下方時(shí)，安裝第一道支撐，通過支撐8—端的內(nèi)螺紋與擋土墻5上的支撐固定螺栓8-7連接，通過調(diào)整支撐8的長度使之頂緊反力架1-5，完成支撐8的安裝。完成第一道支撐安裝之后繼續(xù)開挖土體，采用相同的方法安裝支撐，直至基坑開挖完成。在整個(gè)基坑土體開挖和支撐安裝過程中，通過閥門9控制水箱2內(nèi)刻度尺2-5所示的水位變化以實(shí)現(xiàn)基坑地下水位動(dòng)態(tài)變化，采集地下水位動(dòng)態(tài)變化引起的基坑土壓力、孔隙水壓力變化情況，記錄擋土墻的位移和基坑土體變形，獲得地下水位變化弓I起的基坑水土壓力響應(yīng)、擋土墻位移和基坑變形等規(guī)律。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括模型箱(1)、水箱(2)、若干對(duì)稱面擋土單元(3)和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)四個(gè)部分;所述模型箱(I)由模型箱框架(1-1)、鋼化玻璃(1-2)、模型箱底板(1-3)、頂框(1-4)、反力板(1-5)和模型箱底座(1-6)組成;所述模型箱框架(1-1)的底部固定模型箱底板(1-3)，前后兩個(gè)側(cè)面固定鋼化玻璃(1-2);所述模型箱框架(1-1)和反力板(1-5)均固定在模型箱底座(1-6)上，頂部通過頂框(1-4)連接;所述水箱(2)由帶通水孔的鋁板(2-1)、條形鋁板(2-2)、水箱支架(2-3)、水箱支架固定螺絲(2-4)和刻度尺(2-5)組成，通過水箱支架(2-3)架設(shè)在模型箱(I)內(nèi)的右上方;所述帶通水孔的鋁板(2-1)表面粘貼反濾土工織物;所述刻度尺(2-5)粘貼在鋼化玻璃(1-2)上;所述對(duì)稱面擋土單元(3)為U型不銹鋼條，通過螺栓(4)固定在模型箱框架(1-1)上，所述U型不銹鋼條之間通過H型止水橡膠條連接，U型不銹鋼條與模型箱框架(1-1)通過S型止水橡膠條連接;所述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋土墻(5)、擋土墻支架(6)和若干支撐單元(8);所述擋土墻(5)上部通過支架固定螺栓(7)固定擋土墻支架(6)，中部開有螺紋孔，通過螺紋孔螺紋連接安裝支撐單元(8)所需的支撐固定螺栓(8-7)，兩側(cè)開槽固定止水橡膠條(5-1)；所述支撐單元(8)的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與支撐固定螺栓(8-7)螺紋連接；所述模型箱(I)的右側(cè)安裝連通水箱(2)的閥門(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述支撐單元(8)包括實(shí)心鋁桿(8-1)、伸縮桿(8-2)和支撐連接螺栓(8-3);所述實(shí)心鋁桿(8-1)上開有若干凹槽，一端具有內(nèi)螺紋口；所述伸縮桿(8-2)為空心鋁管，伸縮桿(8-2)上開有若干螺紋孔;所述支撐連接螺栓(8-3)穿過伸縮桿(8-2)上的螺紋孔抵住實(shí)心鋁桿(8-1)的凹槽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述支撐單元(8)包括第一支撐桿(8-4)、第二支撐桿(8-5)和套筒(8-6);所述第一支撐桿(8-4)的一端具有外螺紋;所述第二支撐桿(8-5)的一端具有內(nèi)螺紋口，另一端具有外螺紋;所述套筒(8-6)具有內(nèi)螺紋通道，一端螺紋連接第一支撐桿(8-4)，另一端螺紋連接第二支撐桿(8-5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型箱框架(1-1)由1mm厚的不銹鋼鋼條和不銹鋼鋼板焊接而成;所述鋼化玻璃(1-2)通過建筑膠水安裝在模型箱框架(1-1)內(nèi)側(cè);所述模型箱底板(1-3)和反力板(1-5)為1mm厚的不銹鋼鋼板;所述頂框(1-4)由20mm厚的不銹鋼鋼條焊接而成;所述模型箱底座(1-6)由工字鋼焊接而成;所述擋土墻(5)為鋁板;所述擋土墻支架(6)為20mm厚的條狀鋁板;所述閥門(9)為銅芯閥門。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模型箱框架(1-1)和反力板(1-5)通過四周點(diǎn)焊固定于模型箱底座(1-6) ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述水箱(2)通過玻璃膠連接模型箱(I)的內(nèi)壁。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述帶通水孔的鋁板(2-1)和水箱支架(2-3)由水箱支架固定螺絲(2-4)擰緊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬基坑開挖過程中地下水位變化的基坑模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述擋土墻(3)在移動(dòng)過程中始終與鋼化玻璃(1-2)保持垂直。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK205712214SQ201620271679
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】應(yīng)宏偉, 章麗莎, 魏驍, 張金紅, 沈華偉, 王小剛, 朱成偉
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)