br>[0058]通過分析數據采集儀采集記錄的微型孔隙水壓力傳感器和微型土壓力盒的讀數，得出基坑整個開挖過程中動態(tài)承壓水作用引起的水土壓力響應規(guī)律;通過分析數據采集儀記錄的位移傳感器的讀數，以及對數碼照相機所拍攝的照片進行PIV圖像分析，得出土體的位移場，從而得知基坑土體隨承壓水動態(tài)變化的變形規(guī)律。
【主權項】
1.一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，包括模型箱(I)、承壓架空層(2)、若干對稱面擋土單元(3)、基坑支護結構、承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)和量測系統(tǒng)六個部分;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)，前后兩個側面固定鋼化玻璃(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;所述模型箱(I)的右側底部安裝連通承壓架空層(2)的閥門(9)，用于連接模型箱(I)和承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)； 所述承壓架空層(2)由帶通水孔的不銹鋼板(2-1)、不銹鋼短柱(2-2)和反濾土工織物(2-3)組成;所述帶通水孔的不銹鋼板(2-1)底部固定不銹鋼短柱(2-2)，放置于模型箱(I)內的模型箱底板(1-3)上，并與模型箱框架(1-1 )、鋼化玻璃(1-2)密封連接;所述帶通水孔的不銹鋼板(2-1)表面粘貼反濾土工織物(2-3)，防止承壓水動態(tài)變化過程中試驗土體的流失; 所述對稱面擋土單元(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； 所述基坑支護結構包括擋土墻(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)移動過程中與模型箱(I)接觸面不發(fā)生漏水;所述支撐單元(8)的一端具有內螺紋口，內螺紋口與支撐固定螺栓(8-7)螺紋連接，實現支撐單元(8)的安裝； 所述承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)由微型水壓力變送器(11)、有機玻璃圓筒裝置(12)和流量計(13)組成;所述有機玻璃圓筒裝置(12)由有機玻璃圓筒(12-1)、有機玻璃底座(12-2)、刻度線(I2-3)和通水閥門(I2-4)組成;所述有機玻璃圓筒(I2-1)固定在有機玻璃底座(I2_2)上，側壁豎直設置刻度線(12-3)，底部設置通水閥門(12-4);所述微型水壓力變送器(11)通過三通管連接模型箱(I)和有機玻璃圓筒裝置(12)，微型水壓力變送器(11)可連續(xù)記錄承壓水的動態(tài)變化情況;所述有機玻璃圓筒(I2-1)通過通水閥門(12-4)與流量計(13)連通，通過流量計(13)精確地調節(jié)有機玻璃圓筒(12-1)內水柱高度的變化從而實現模型箱(I)內承壓水的動態(tài)變化； 所述量測系統(tǒng)包括微型孔隙水壓力傳感器、微型土壓力盒、位移傳感器、多通道數據采集儀和數碼照相機;所述微型孔隙水壓力傳感器、微型土壓力盒、位移傳感器和微型水壓力變送器(11)通過信號傳輸線連接多通道數據采集儀;所述數碼照相機放置于模型箱正前方。2.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，所述支撐單元(8)包括實心鋁桿(8-1)、伸縮桿(8-2)和支撐連接螺栓(8-3);所述實心鋁桿(8-1)上開有若干凹槽，一端具有內螺紋口；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)上的螺紋孔抵住實心鋁桿Μ-?) 的凹槽。3.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，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)的一端具有內螺紋口，另一端具有外螺紋；所述套筒(8-6)具有內螺紋通道，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.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，所述數碼照相機在試驗過程中應排除干擾，其位置不可發(fā)生挪動;可根據拍攝需要增設光源。5.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，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)內側;所述模型箱底板(1-3)和反力板(1-4)為1mm厚的不銹鋼鋼板;所述頂框(1-5)由20_厚的不銹鋼鋼條焊接而成;所述模型箱主體和反力板(1-4)通過四周點焊固定于模型箱底座(1-6);所述擋土墻(5)為鋁板，其厚度由試驗模擬的擋土墻剛度計算得到;所述擋土墻支架(6)為20mm厚的條狀鋁板;所述擋土墻(3)在移動過程中始終與鋼化玻璃(1-2)保持垂直;所述閥門(9)、通水閥門(12-4)為銅芯閥門。6.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，所述實心鋁桿(8-1)的直徑、伸縮桿(8-2)的壁厚、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)的壁厚均由試驗模擬的內支撐的剛度計算得到。7.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的地基模型試驗裝置，其特征在于，所述微型孔隙水壓力傳感器、微型土壓力盒、位移傳感器和微型水壓力變送器(11)的信號傳輸線均連接至同一信號采集儀，在試驗過程中保證所有信號的同步采集。8.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，模型箱(I)內的底部試驗土體為礫砂(10-1)，以模擬承壓土層;上覆試驗土體(10-2)為弱透水性土體，采用無氣水飽和。9.根據權利要求8所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，所述弱透水性土體為粘質粉土(10-2)。10.根據權利要求1所述的一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置，其特征在于，有機玻璃圓筒(12-1)內的液體為無氣水(14)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動態(tài)承壓水作用的基坑開挖模型試驗裝置。包括模型箱、承壓架空層、對稱面擋土單元、基坑支護結構、承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)和量測系統(tǒng)；模型箱包括模型箱框架、反力板等；模型箱底部設置承壓架空層，承壓架空層與承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)連接；對稱面擋土單元通過螺栓固定在模型箱框架上；承壓水壓力調節(jié)系統(tǒng)由微型水壓力變送器、有機玻璃圓筒裝置和流量計組成；本發(fā)明可模擬基坑開挖過程中承壓水動態(tài)變化；量測動態(tài)承壓水作用下基坑的水土壓力和變形，整理相關試驗數據并確定基坑受力和變形發(fā)展規(guī)律等問題，為動態(tài)變化的承壓水引起的基坑問題研究提供有效的試驗數據支持，并對于之后理論分析模型提供依據。
【IPC分類】E02D33/00
【公開號】CN105672379
【申請?zhí)枴緾N201610207317
【發(fā)明人】應宏偉, 章麗莎, 魏驍, 王小剛, 朱成偉, 沈華偉, 張金紅
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月1日