專利名稱：深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，用于深基坑工程施工 和監(jiān)測的研究和教學(xué)。
背景技術(shù)：
隨著地下空間的開發(fā)，全國各個主要城市地鐵的規(guī)劃建設(shè)以及高層、超高層建筑 物基礎(chǔ)的不斷加深，深基坑施工的安全問題及深基坑施工對周邊環(huán)境的擾動問題已引起人 們越來越多的關(guān)注。目前，還沒有用于深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及監(jiān)測的研究和教學(xué)的模 擬試驗裝置，現(xiàn)有的基坑圍護設(shè)計理論用于復(fù)雜地質(zhì)條件下也需要通過其他手段進行補充 驗證，并且現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生缺乏對深基坑施工整體過程和基坑施工動態(tài)過程及其對周 邊環(huán)境影響的直觀認(rèn)識。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝 置，可以用于模擬基坑施工過程中圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形規(guī)律。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝 置，包括一模型箱和設(shè)在模型箱內(nèi)的若干個監(jiān)測器，所述模型箱內(nèi)為土體，所述土體內(nèi)設(shè)有 一地下連續(xù)墻，所述土體上設(shè)有模擬建筑物，所述模擬建筑物位于所述地下連續(xù)墻的一側(cè)。優(yōu)選地，所述地下連續(xù)墻的另一側(cè)為深基坑。進一步地，所述深基坑內(nèi)設(shè)有一道或多道支撐。更進一步地，所述地下連續(xù)墻的側(cè)壁上黏貼有若干個梁托，所述梁托位于所述深 基坑內(nèi)，所述梁托上放置有圈梁，所述支撐一端頂在所述圈梁上，所述支撐另一端頂在模型 箱的側(cè)壁上、并置于黏貼在該模型箱側(cè)壁的梁托上。更進一步地，所述監(jiān)測器包括多個微型壓力盒、多個電測位移計和多個應(yīng)變計，所 述多個微型壓力盒設(shè)在地下連續(xù)墻的側(cè)壁上、并位于土體內(nèi)，所述多個電測位移計分別設(shè) 在地下連續(xù)墻的墻頂處和模擬建筑物的兩側(cè)壁上，所述多個應(yīng)變計分別設(shè)在地下連續(xù)墻上 和所述支撐上。更進一步地，所述深基坑的同一水平面上設(shè)有一個或多個支撐。更進一步地，所述每個支撐包括支撐主段、設(shè)于支撐主段一端并與支撐主段呈角 度的斜撐段、設(shè)于支撐主段另一端的微調(diào)段。更進一步地，所述微型壓力盒位于所述支撐主段的軸線上。更進一步地，所述模型箱上垂直于地下連續(xù)墻的側(cè)壁為透明玻璃板。本實用新型的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，可以用于模擬基坑施工過程 中圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形規(guī)律和對周圍建筑的影響，用于地下工程研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計和教學(xué)試 驗研究中。
圖1為本實用新型深基坑施工和監(jiān)測模擬試驗裝置的示意圖。圖2為圖1中A-A剖視圖(同一水平面上一根支撐)。圖3為圖1中A-A剖視圖(同一水平面上兩根支撐)。圖4為支撐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖1中B-B剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的方案進一步說明。如圖1所示的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，包括一模型箱10和設(shè)在模型 箱10內(nèi)的若干個監(jiān)測器，模型箱10內(nèi)為土體1，土體1內(nèi)設(shè)有一地下連續(xù)墻9，土體1上設(shè) 有模擬建筑物11，模擬建筑物11位于地下連續(xù)墻9的一側(cè)，地下連續(xù)墻的另一側(cè)為深基坑 16，深基坑16內(nèi)還設(shè)有一道或多道支撐7，如圖5所示，地下連續(xù)墻7的側(cè)壁上黏貼有若干 個梁托6，可在地下連續(xù)墻9上每隔一定距離處黏貼梁托6，梁托6采用小塊有機玻璃模擬， 梁托6位于深基坑16內(nèi)，梁托6上放置有圈梁4，支撐7 —端頂在圈梁4上，支撐7另一端 頂在模型箱10的側(cè)壁上，并置于黏貼在該模型箱側(cè)壁的梁托6上。其中，監(jiān)測器包括多個微型壓力盒8、多個電測位移計2和多個應(yīng)變計5，多個微型 壓力盒8設(shè)在地下連續(xù)墻9的側(cè)壁上、并位于土體1內(nèi)，可在連續(xù)墻9的不同深度處均勻布 置，用于監(jiān)測不同埋深處作用于地下連續(xù)墻9上的水土壓力；設(shè)在地下連續(xù)墻9的墻頂處的 電測位移計2，用于墻頂位移的監(jiān)測，設(shè)在模擬建筑物11的兩側(cè)壁上的電測位移計2，用于 監(jiān)測其深基坑施工過程中使該模擬建筑物11產(chǎn)生的不均勻沉降；多個應(yīng)變計5分別設(shè)在地 下連續(xù)墻9上和支撐7上，用于監(jiān)測不同位置的應(yīng)力。如圖2和圖3所示，深基坑16的同一水平面上設(shè)有一個或多個支撐7，如圖4所 示，每個支撐7包括支撐主段13、設(shè)于支撐主段13 —端并與支撐主段13呈角度的斜撐段 15、設(shè)于支撐主段13另一端的微調(diào)段14，微調(diào)段14和支撐主段13之間通過螺紋連接，這里 采用長度可以微調(diào)的支撐7，方便了安裝。每個支撐的形式可采用不同的支撐截面尺寸，同 時，支撐7可以進行上下和左右移動。微型壓力盒8位于支撐主段1的軸線上，這個位置處的彎矩較大，容易監(jiān)測到壓 力。模型箱10上垂直于地下連續(xù)墻9的側(cè)壁為透明玻璃板12，便于觀察施工情況。在模擬建筑物上，可以通過增加或減去一定數(shù)量的砝碼3，以模擬不同的建筑物荷 載，從而監(jiān)測基坑施工過程中對不同建筑物沉降產(chǎn)生的影響。采用本實用新型的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置進行試驗的方法如下(1)安裝監(jiān)測儀器，將應(yīng)變計5分別安裝在地下連續(xù)墻9和支撐7上，將微型壓力 盒8安裝在連續(xù)墻9上；將電測位移計2分別安裝在地下連續(xù)墻9的墻頂處和模擬建筑物 11的兩側(cè)壁上；(2)將土體1填入模型箱10內(nèi)，并將連續(xù)墻9豎直放入模型箱10的設(shè)計位置；(3)平整土體，用鏟子對土體一角進行開挖，形成深基坑16，并在開挖過程中逐步 安裝梁托6、圈梁4、支撐7，同時進行數(shù)據(jù)采集，開挖過程與數(shù)據(jù)采集過程相結(jié)合，并記錄好每個工況開始的時間，以便進行下一步的數(shù)據(jù)分析；(4)試驗完成后，根據(jù)儀器的基本原理進行數(shù)據(jù)處理，得出各個監(jiān)測值隨工況的變 化情況；(6)在進行圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗時，通過調(diào)整支撐的個數(shù)及支撐的位置，如圖2和圖 3所示，進行兩組或多組試驗，并對比試驗的結(jié)果，根據(jù)結(jié)構(gòu)安全、施工方便、對環(huán)境影響小、 節(jié)省成本的原則，選擇最優(yōu)的設(shè)計方案。本實用新型的的試驗裝置主要用于(1)地下工程研究方面，可以進行深基坑施工過程中圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和圍護墻上 的水土壓力變化規(guī)律研究、深基坑施工對周邊的環(huán)境影響研究；(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，可以進行圍護結(jié)構(gòu)的安全驗證，還可以通過試驗數(shù)據(jù)的綜合對 比進行圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化；(3)教學(xué)試驗方面，使學(xué)生對深基坑施工與監(jiān)測過程有一個更深入直觀的認(rèn)識。深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置在上述深基坑模型中，將深基坑工程簡化為 平面應(yīng)變問題，地下連續(xù)墻、支撐、基坑周圍的建筑物均根據(jù)相似理論使用合適的材料制 作，如梁托、支撐等采用空心塑料制作。各位移計、應(yīng)變計和微型壓力盒則分別對地下連續(xù) 墻墻頂位移、深層撓曲、內(nèi)力及水土壓力、以及水平支撐軸力、周邊建筑物不均勻沉降進行 了監(jiān)測模擬。本實用新型的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置可以用于模擬基坑施工過程 中圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形規(guī)律，以及對周邊環(huán)境的影響?？梢酝ㄟ^調(diào)整支撐的截面及支撐點 位置進行對比試驗，進行實際設(shè)計中圍護結(jié)構(gòu)優(yōu)化及安全驗證。同時，還可以用于基坑施工 和監(jiān)測的試驗教學(xué)，使學(xué)生對深基坑圍護結(jié)構(gòu)受力特征、設(shè)計原理和施工技術(shù)有感性直觀 的認(rèn)識，提高學(xué)生對基坑工程的監(jiān)測及管理能力。
權(quán)利要求1.一種深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是包括一模型箱(10)和設(shè)在模 型箱(10)內(nèi)的若干個監(jiān)測器，所述模型箱(10)內(nèi)為土體(1)，所述土體(1)內(nèi)設(shè)有一地下 連續(xù)墻(9)，所述土體(1)上設(shè)有模擬建筑物(11)，所述模擬建筑物(11)位于所述地下連 續(xù)墻(9)的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述地下 連續(xù)墻(9)的另一側(cè)為深基坑(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述深基 坑(16)內(nèi)設(shè)有一道或多道支撐(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述地下 連續(xù)墻(7)的側(cè)壁上黏貼有若干個梁托(6)，所述梁托(6)位于所述深基坑(16)內(nèi)，所述梁 托(6)上放置有圈梁G)，所述支撐(7) —端頂在所述圈梁(4)上，所述支撐(7)另一端頂 在模型箱(10)的側(cè)壁上、并置于黏貼在該模型箱(10)側(cè)壁的梁托(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述監(jiān)測 器包括多個微型壓力盒(8)、多個電測位移計( 和多個應(yīng)變計(5)，所述多個微型壓力盒 ⑶設(shè)在地下連續(xù)墻(9)的側(cè)壁上、并位于土體⑴內(nèi)，所述多個電測位移計(2)分別設(shè)在 地下連續(xù)墻(9)的墻頂處和模擬建筑物(11)的兩側(cè)壁上，所述多個應(yīng)變計( 分別設(shè)在地 下連續(xù)墻(9)上和所述支撐(7)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特 征是所述深基坑(16)的同一水平面上設(shè)有一個或多個支撐(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述每個 支撐(7)包括支撐主段(13)、設(shè)于支撐主段(1 一端并與支撐主段(1 呈角度的斜撐段 (15)、設(shè)于支撐主段(13)另一端的微調(diào)段(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述微型壓 力盒(8)位于所述支撐主段(13)的軸線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，其特征是所述模型 箱(10)上垂直于地下連續(xù)墻(9)的側(cè)壁為透明玻璃板(12)。
專利摘要本實用新型提供一種深基坑工程施工和監(jiān)測模擬試驗裝置，包括一模型箱和設(shè)在模型箱內(nèi)的若干個監(jiān)測器，所述模型箱內(nèi)為土體，所述土體內(nèi)設(shè)有一地下連續(xù)墻，所述土體上設(shè)有模擬建筑物，所述模擬建筑物位于所述地下連續(xù)墻的一側(cè)。該裝置可以用于模擬基坑施工過程中圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形規(guī)律，用于教學(xué)試驗研究中。
文檔編號E02D17/02GK201843152SQ20102056768
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者何坤, 夏才初, 張國柱, 肖素光, 鄒一川 申請人:同濟大學(xué)