專利名稱:一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置。該裝置包括擋土墻和支撐。擋土墻上部設(shè)有多道螺栓，通過(guò)螺栓固定擋土墻支架；擋土墻中部預(yù)留有若干固定螺栓，兩側(cè)設(shè)有止水橡膠條；止水橡膠條保證擋土墻移動(dòng)過(guò)程中與模型箱接觸面不發(fā)生漏水；支撐的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與固定螺栓螺紋連接，實(shí)現(xiàn)支撐的安裝。該裝置結(jié)構(gòu)合理，安裝操作方便，可用于模擬地下水環(huán)境下基坑開挖模型試驗(yàn)中柔性擋土墻的位移和變形，對(duì)進(jìn)行相關(guān)的基坑開挖模型試驗(yàn)和研究提供了一種有效手段。
【專利說(shuō)明】
一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，特別是涉及可同時(shí)考慮地下水環(huán)境和擋土墻入土深度變化的柔性擋土墻基坑開挖模型試驗(yàn)裝置，方便對(duì)基坑開挖過(guò)程土體中超靜孔隙水壓力、土壓力以及基坑變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]在濱海、沿江地區(qū)的深基坑工程面臨地下水豐富，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(wèn)題是該類地區(qū)深基坑工程的重大風(fēng)險(xiǎn)源之一O
[0003]目前基坑開挖模型試驗(yàn)多不考慮地下水作用，試驗(yàn)土體選用干砂，主要監(jiān)測(cè)基坑開挖土體的土壓力和基坑變形，與有地下水作用的基坑開挖情況有較大差異?？紤]地下水作用基坑開挖模型試驗(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，該方法只能監(jiān)測(cè)土體中超靜孔隙水壓力，無(wú)法獲得準(zhǔn)確的土壓力和基坑變形數(shù)據(jù)。另有研究(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(guò)電暈的方法粗糙處理后涂抹環(huán)氧樹脂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)，但薄膜連接工藝較為復(fù)雜，擋墻位移較大時(shí)薄膜可能在移動(dòng)過(guò)程中由于土顆粒摩擦導(dǎo)致破損，無(wú)法順利完成試驗(yàn)或進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。因此，更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地模擬地下水環(huán)境下?lián)跬翂Φ囊苿?dòng)是濱海、沿江基坑開挖模型試驗(yàn)中需要解決的問(wèn)題。
[0004]大量試驗(yàn)研究表明基坑的受力、變形和穩(wěn)定性與擋土墻入土深度有很大關(guān)系。在實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)方案常常會(huì)包含多個(gè)擋土墻入土深度方案，最后通過(guò)有限元數(shù)值計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)類比的方法確定唯一擋土墻入土深度設(shè)計(jì)方案，尚缺乏相關(guān)可調(diào)節(jié)入土深度的擋土墻基坑開挖模型試驗(yàn)提供的相關(guān)基坑設(shè)計(jì)參考意見(jiàn)。

【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)用新型提供了一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，解決了有效精確模擬地下水環(huán)境下基坑開挖過(guò)程中的擋土墻移動(dòng)問(wèn)題，并可重復(fù)試驗(yàn)研究不同擋土墻入土深度對(duì)基坑水土壓力以及變形的影響。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，該裝置包括擋土墻和支撐，所述擋土墻上部設(shè)有多道螺栓，通過(guò)螺栓固定擋土墻支架;所述擋土墻中部預(yù)留有若干固定螺栓，兩側(cè)設(shè)有止水橡膠條;所述止水橡膠條保證擋土墻移動(dòng)過(guò)程中與模型箱接觸面不發(fā)生漏水;所述支撐的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與固定螺栓螺紋連接，實(shí)現(xiàn)支撐的安裝。
[0007]進(jìn)一步地，所述支撐包括實(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(guò)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，所述止水橡膠條由半圓柱形橡膠腔體和橡膠片組成;所述橡膠片嵌入擋土墻側(cè)面的槽線中，涂抹硅膠密封安裝在擋土墻上。
[0010]進(jìn)一步地，所述擋土墻為鋁板，其厚度由模型試驗(yàn)需模擬的擋土墻剛度確定。
[0011]進(jìn)一步地，所述擋土墻支架為不銹鋼板。
[0012]進(jìn)一步地，所述模型箱與擋土墻接觸的兩個(gè)側(cè)面為鋼化玻璃。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]1、本實(shí)用新型中擋土墻在基坑開挖過(guò)程中由于坑內(nèi)外土壓力差可發(fā)生相應(yīng)的位移，監(jiān)測(cè)不同開挖工況下基坑土體中的超靜孔隙水壓力、土壓力以及基坑變形，相比于固定擋土墻的試驗(yàn)方法更能反映實(shí)際基坑工程開挖過(guò)程中的水土壓力和基坑變形響應(yīng)。
[0015]2、本實(shí)用新型可模擬地下水作用的基坑工程環(huán)境，采用由半圓柱形橡膠腔體和橡膠片組成的定制止水橡膠條密封;將橡膠片嵌入擋土墻側(cè)面的槽線中，涂抹硅膠密封把止水橡膠條安裝在擋土墻上，一方面可以達(dá)到防止漏水的目的，另一方面保證擋土墻移動(dòng)過(guò)程中止水橡膠條不會(huì)發(fā)生剝落;半圓柱形橡膠腔體在擋土墻移動(dòng)過(guò)程中會(huì)被壓扁，增大止水橡膠條與鋼化玻璃的接觸面，進(jìn)一步保證擋土墻在移動(dòng)過(guò)程中止水橡膠條與模型箱接觸面不發(fā)生漏水，工作原理簡(jiǎn)單，裝置簡(jiǎn)易，安裝操作方便。
[0016]3、本實(shí)用新型在擋土墻上部設(shè)有多道用于固定擋土墻支架的螺栓，可以實(shí)現(xiàn)不同擋土墻入土深度的試驗(yàn)?zāi)M，相比于傳統(tǒng)針對(duì)不同入土深度的基坑模型試驗(yàn)需要制作不同高度的擋土墻來(lái)完成試驗(yàn)的方法，免去了不同高度的擋土墻制作這一步驟，節(jié)約了試驗(yàn)成本和模型制作時(shí)間。
[0017]4、本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確模擬基坑開挖過(guò)程中的加撐工序，內(nèi)支撐安裝過(guò)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(guò)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(guò)控制實(shí)心鋁桿直徑和空心鋁桿壁厚來(lái)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。
[0018]5、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)，相比于傳統(tǒng)的基坑開挖模型試驗(yàn)采用固定長(zhǎng)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(jiǎn)單，操作方便，具有很大的實(shí)用性。
[0019]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(shuō)明】

[0020]圖1為采用第一類支撐的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置側(cè)面圖。
[0021 ]圖2為采用第二類支撐的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置側(cè)面圖。
[0022]圖3為擋土墻平面圖。
[0023]圖4為止水橡膠條剖面圖。
[0024]圖5為采用第一類支撐的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置在模型試驗(yàn)中的應(yīng)用示意圖。
[0025]圖6為采用第二類支撐的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置在模型試驗(yàn)中的應(yīng)用示意圖。
[0026]圖中:擋土墻I;擋土墻支架2;螺栓3;止水橡膠條4;半圓柱形橡膠腔體4-1;橡膠片4-2 ；固定螺栓5 ；支撐6;實(shí)心鋁桿6-1 ；空心鋁桿6-2 ；支撐連接螺栓6_3 ；第一支撐桿6_4 ；第二支撐桿6-5;套筒6-6;模型箱7;模型箱底座8;反力架9;試驗(yàn)土體10。
【具體實(shí)施方式】
[0027]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(shuō)明。
[0028]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，包括擋土墻I和支撐6。所述擋土墻I上部設(shè)有多道螺栓3，通過(guò)螺栓3固定擋土墻支架2;所述擋土墻I中部預(yù)留有若干固定螺栓5，兩側(cè)設(shè)有止水橡膠條4;所述止水橡膠條4保證擋土墻I移動(dòng)過(guò)程中與模型箱7接觸面不發(fā)生漏水;所述支撐6的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與固定螺栓5螺紋連接，實(shí)現(xiàn)支撐6的安裝。
[0029]優(yōu)選地，所述支撐6可采用以下兩種形式:
[0030]一.如圖1所示，所述支撐6包括實(shí)心鋁桿6-1、伸縮桿6-2和支撐連接螺栓6-3;所述實(shí)心鋁桿6-1上開有若干凹槽，一端具有內(nèi)螺紋口；所述伸縮桿6-2為空心鋁管，伸縮桿6-2上開有若干螺紋孔;所述支撐連接螺栓6-3選用M6螺栓，穿過(guò)伸縮桿6-2上的螺紋孔抵住實(shí)心鋁桿6-1的凹槽，使得實(shí)心鋁桿6-1和伸縮桿6-2緊密連接。
[0031 ] 二.如圖2所示，所述支撐6包括第一支撐桿6-4、第二支撐桿6-5和套筒6-6;所述第一支撐桿6-4的一端具有外螺紋;所述第二支撐桿6-5的一端具有內(nèi)螺紋口，另一端具有外螺紋;所述套筒6-6具有內(nèi)螺紋通道，一端螺紋連接第一支撐桿6-4，另一端螺紋連接第二支撐桿6-5。
[0032]如圖3所示，所述擋土墻I為一定厚度的鋁板，其厚度由模型試驗(yàn)需模擬的擋土墻剛度計(jì)算得到。所述擋土墻支架2由厚度為20mm的不銹鋼板制成。所述螺栓3選用M8螺栓，其位置由擋土墻I的入土深度確定，道數(shù)由改變擋土墻入土深度的基坑開挖試驗(yàn)需要調(diào)整的組數(shù)確定。所述固定螺栓5選用M8螺栓，其數(shù)量和位置由基坑支撐的數(shù)量和位置確定。
[0033]如圖4所示，所述止水橡膠條4由半圓柱形橡膠腔體4-1和橡膠片4-2組成;所述橡膠片4-2嵌入擋土墻I側(cè)面的槽線中，涂抹硅膠密封安裝在擋土墻I上，一方面可以達(dá)到防止漏水的目的，另一方面保證擋土墻移動(dòng)過(guò)程中止水橡膠條不會(huì)發(fā)生剝落;所述半圓柱形橡膠腔體4-1在擋土墻移動(dòng)過(guò)程中會(huì)被壓扁，增大止水橡膠條與鋼化玻璃的接觸面，進(jìn)一步保證擋土墻在移動(dòng)過(guò)程中止水橡膠條與模型箱接觸面不發(fā)生漏水。
[0034]如圖5、圖6所示，本實(shí)用新型可應(yīng)用于地下水環(huán)境下基坑開挖模型試驗(yàn)。所述模型箱7與擋土墻I接觸的兩個(gè)側(cè)面為20mm厚鋼化玻璃，便于試驗(yàn)中擋土墻和土體位移的監(jiān)測(cè)，為保證擋土墻I移動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生漏水現(xiàn)象，模型箱7的制作尺寸精度要求較高。
[0035]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:首先根據(jù)擋土墻I的設(shè)計(jì)入土深度選擇螺栓3的位置將擋墻支架2固定于擋土墻I上；將擋土墻I置于模型箱7內(nèi)，使擋土墻I上的止水橡膠條4與模型箱7兩側(cè)的鋼化玻璃垂直并貼緊;而后向模型箱7填入試驗(yàn)土體10，同時(shí)埋設(shè)孔隙水壓力傳感器和土壓力盒，將試驗(yàn)土體10充分飽和；安裝位移傳感器監(jiān)測(cè)土體變形和擋土墻位移;逐層開挖擋土墻I左側(cè)的試驗(yàn)土體10，逐層開挖逐層安裝支撐6;通過(guò)支撐6—端的內(nèi)螺紋與擋土墻I上的固定螺栓5連接，通過(guò)調(diào)整支撐6的長(zhǎng)度使之頂緊與模型箱7共同固定在模型箱底座8上的反力架9，完成支撐6的安裝。整個(gè)基坑開挖試驗(yàn)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)土體中的超靜孔隙水壓力、土壓力和基坑變形，獲得相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為類似基坑設(shè)計(jì)提供一定的參考意見(jiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，該裝置包括擋土墻(I)和支撐(6)，其特征在于，所述擋土墻(I)上部設(shè)有多道螺栓(3)，通過(guò)螺栓(3)固定擋土墻支架(2);所述擋土墻(I)中部預(yù)留有若干固定螺栓(5)，兩側(cè)設(shè)有止水橡膠條(4);所述支撐(6)的一端具有內(nèi)螺紋口，內(nèi)螺紋口與固定螺栓(5)螺紋連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述支撐(6)包括實(shí)心鋁桿(6-1)、伸縮桿(6-2)和支撐連接螺栓(6-3);所述實(shí)心鋁桿(6-1)上開有若干凹槽，一端具有內(nèi)螺紋口；所述伸縮桿(6-2)為空心鋁管，伸縮桿(6-2)上開有若干螺紋孔;所述支撐連接螺栓(6-3)穿過(guò)伸縮桿(6-2)上的螺紋孔抵住實(shí)心鋁桿(6-1)的凹槽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述支撐(6)包括第一支撐桿(6-4)、第二支撐桿(6-5)和套筒(6-6);所述第一支撐桿(6-4)的一端具有外螺紋;所述第二支撐桿(6-5)的一端具有內(nèi)螺紋口，另一端具有外螺紋;所述套筒(6-6)具有內(nèi)螺紋通道，一端螺紋連接第一支撐桿(6-4)，另一端螺紋連接第二支撐桿(6-5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述止水橡膠條(4)由半圓柱形橡膠腔體(4-1)和橡膠片(4-2)組成;所述橡膠片(4-2)嵌入擋土墻(I)側(cè)面的槽線中，涂抹硅膠密封安裝在擋土墻(I)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述擋土墻(I)為鋁板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述擋土墻支架(2)為不銹鋼板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基坑開挖模型試驗(yàn)的可調(diào)節(jié)防水基坑支護(hù)裝置，其特征在于，所述模型箱(7)與擋土墻(I)接觸的兩個(gè)側(cè)面為鋼化玻璃。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK205712219SQ201620275447
【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)