基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)地層影響的模型試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于城市地下空間開(kāi)發(fā)以及地下建筑工程中的基坑工程領(lǐng)域，具體涉及一種基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的模型試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)城市化的進(jìn)一步發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越為人們所重視，基坑也逐漸向大、深發(fā)展，由此帶來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越突出，尤其在上海、北京等一線城市，基坑更是密集，基坑群施工工況大量出現(xiàn)，其開(kāi)挖順序及工序直接影響了周邊地層變形。然而現(xiàn)有研宄主要集中在單個(gè)基坑的開(kāi)挖對(duì)地層沉降的影響研宄，較少涉及到基坑群情況。因此，如何預(yù)估基坑群開(kāi)挖對(duì)周圍地層影響并進(jìn)行超前控制是基坑施工中的一個(gè)核心問(wèn)題。
[0003]國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對(duì)基坑開(kāi)挖對(duì)周圍地層沉降影響的研宄方法主要是理論分析法、數(shù)值模擬法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法。理論分析法是利用彈性理論，通過(guò)假定對(duì)研宄模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，但在一定程度上不能準(zhǔn)確考慮基坑與土之間的復(fù)雜關(guān)系，并且計(jì)算量大；數(shù)值模擬方法一般需要借助大型商用軟件，數(shù)值模型的建立較為復(fù)雜且計(jì)算耗時(shí)。此外，由于土工測(cè)試儀器設(shè)備的限制很難獲得精確的土體物理力學(xué)參數(shù)，而土體參數(shù)的變化對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果影響很大，因此容易造成計(jì)算結(jié)果的偏差?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法是獲取基坑開(kāi)挖時(shí)周圍地層沉降的手段之一，但是受儀器設(shè)備以及人為觀察因素等限制，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果具有一定偏差，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需要投入一定量的人力物力，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋測(cè)試元件非常容易在施工中受到破壞，從而延誤監(jiān)測(cè)乃至得到錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑群不同開(kāi)挖順序以及不同支撐情況的施工行為的模擬，準(zhǔn)確測(cè)量基坑群周圍地層縱向沉降值并進(jìn)行分析。
[0005]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題而采用以下技術(shù)方案，一種基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)地層影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，具有:模型箱；兩個(gè)地下連續(xù)墻模型，該地下連續(xù)墻模型被分別放置于模型箱左右兩部分；橫向支撐模型，其被固定于地下連續(xù)墻模型內(nèi)部，與地下連續(xù)墻模型底面平行；基坑底板模型，其固定于地下連續(xù)墻模型底部；基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置，其包含多個(gè)橡膠囊形成的液腔，在長(zhǎng)方體液腔底面一邊中間安裝有注液電磁閥的注液導(dǎo)管，在另一邊中間安裝設(shè)有排液電磁閥的排液導(dǎo)管；位移計(jì)支架，固定在模型箱頂面；以及多個(gè)位移計(jì)，每個(gè)位移計(jì)通過(guò)位移計(jì)支架固定在土體的上表面或者土層內(nèi)部。
[0006]進(jìn)一步，地下連續(xù)墻模型制造成由鋁合金材料圍成兩個(gè)相同的長(zhǎng)方體筒，分別放置于模型箱左右兩部分。
[0007]進(jìn)一步，基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置在地下連續(xù)墻模型內(nèi)部且由橡膠囊封閉，并沿地下連續(xù)墻模型縱向分層，在鋁合金筒內(nèi)部形成若干個(gè)封閉式長(zhǎng)方體液腔。
[0008]進(jìn)一步，所述基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置中用于控制注液的電磁閥兼用于平衡液腔內(nèi)外壓力，以保證其中的液體壓力與外界壓力相等。
[0009]進(jìn)一步，利用ZnCl2溶液作為模擬開(kāi)挖的模型土體。
[0010]進(jìn)一步，所述位移計(jì)支架使每個(gè)位移計(jì)在水平方向被固定，在豎直方向上可調(diào)，從而可以設(shè)計(jì)多組深入到土層不同深度的位移計(jì)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)地表及地層內(nèi)部的沉降測(cè)量。
[0011]進(jìn)一步，左右基坑采用不同的規(guī)格及層數(shù)的支護(hù)形式。
[0012]進(jìn)一步，橫向支撐模型具有兩種類型且均由鋁合金條材制成，并且基坑底板模型由鋁合金板制成。
[0013]其中模型箱可為由鋁合金材料制成的長(zhǎng)方體箱，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的載體，分為左右兩個(gè)部分，其頂面設(shè)為開(kāi)口，頂面四周均設(shè)有錨孔便于固定位移計(jì)支架。
[0014]地下連續(xù)墻模型可為由鋁合金材料圍成的兩個(gè)相同的長(zhǎng)方體筒，分別放置于模型箱左右兩部分，內(nèi)側(cè)面開(kāi)有若干螺栓孔便于固定橫向支撐及底板模型。
[0015]基坑底板模型可為兩塊相同型號(hào)的鋁合金板。
[0016]上述基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置，還具有以下特點(diǎn):基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置在地下連續(xù)墻模型內(nèi)部且有橡膠囊封閉，并沿地下連續(xù)墻模型縱向分層，在鋁合金筒內(nèi)部形成若干個(gè)封閉式長(zhǎng)方體液腔以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同開(kāi)挖順序更為細(xì)致的模擬。
[0017]上述基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置將模擬箱內(nèi)的填土進(jìn)行分層，可對(duì)工程實(shí)際中的地質(zhì)情況還原模擬。
[0018]上述基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置的左右基坑采用不同規(guī)格、不同層數(shù)的支護(hù)形式，更真實(shí)地模擬了實(shí)際工程中不同結(jié)構(gòu)基坑群的開(kāi)挖工況。
[0019]上述基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)周圍地層影響的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置采用可拆卸橡膠囊及活動(dòng)支撐模型，可真實(shí)還原實(shí)際基坑開(kāi)挖的標(biāo)準(zhǔn)工序，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)增加了說(shuō)服力，對(duì)實(shí)際工程也提供了指導(dǎo)意義。
[0020]基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置通過(guò)以一定的順序排出一定體積的ZnCl2溶液來(lái)模擬基坑的分步開(kāi)挖情況，位移計(jì)通過(guò)位移計(jì)支架固定在土體的上表面以及土層內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地層縱向沉降的測(cè)量。
[0021]發(fā)明效果與作用
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):1、本試驗(yàn)測(cè)試裝置可以手工制作，在相關(guān)科研中廣泛性良好，試驗(yàn)測(cè)試方案具有較強(qiáng)擴(kuò)展性，可以進(jìn)一步應(yīng)用到基坑群開(kāi)挖順序及支撐情況對(duì)鄰近建筑物或粧基的變形影響研宄中；2、本試驗(yàn)的基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置可以較好模擬基坑群開(kāi)挖過(guò)程中引起的地層變形，并可以較為準(zhǔn)確測(cè)出施工擾動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的變形影響；3、本試驗(yàn)中通過(guò)控制基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置中各層液腔的不同排液順序，可以實(shí)現(xiàn)不同開(kāi)挖順序的基坑開(kāi)挖施工模擬，在一次試驗(yàn)中獲得一系列不同施工工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4、本試驗(yàn)將模擬箱內(nèi)的填土進(jìn)行分層，可對(duì)不同工程實(shí)例中的地質(zhì)情況還原模擬，具有很強(qiáng)的工程適用性。5、采用本套模擬測(cè)試裝置進(jìn)行基坑群施工環(huán)境土工效應(yīng)的試驗(yàn)研宄，可為基坑群工程現(xiàn)場(chǎng)施工提供良好的咨詢與建議，對(duì)于制定基坑群施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及周圍地層和鄰近既有構(gòu)筑物的安全保護(hù)措施提供一定的理論參考。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)基坑注、排液裝置示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)基坑橫向支撐示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)左基坑注液裝置示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)左基坑排液裝置示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)右基坑注液裝置示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)右基坑排液裝置示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)左基坑橫向支撐俯視圖；
[0030]圖8為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)右基坑橫向支撐俯視圖；
[0031]圖9為本發(fā)明在實(shí)施例中的位移計(jì)支架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]結(jié)合附圖，通過(guò)一個(gè)優(yōu)選實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]首先，制作一個(gè)模型箱、兩個(gè)地下連續(xù)墻模型、兩組基坑群開(kāi)挖施工模擬裝置、兩種規(guī)格的橫向支撐模型共7個(gè)、兩塊鋁合金底板、一個(gè)位移計(jì)支架以及多個(gè)位移計(jì)。
[0034]圖1為本發(fā)明在實(shí)施例中的模型箱內(nèi)基坑注、排液裝置示意圖，如圖1所示，模型箱I外形呈長(zhǎng)方體，內(nèi)部空間尺寸為1000mmX600mmX400mm(長(zhǎng)X寬X高)，由5個(gè)厚度為15mm的鋁合金板拼接組成。地下連續(xù)墻模型2、3內(nèi)部體積均為230mmX 180mmX 200mm(長(zhǎng)X寬X高)，由4塊厚度為8_的鋁合金板拼接組成。左基坑內(nèi)放有三個(gè)橡膠囊5、6、7，其內(nèi)部?jī)舾呔鶠?5mm，壁厚為Imm ;右基坑內(nèi)放有四個(gè)橡膠囊8、9、10、11，其中8的內(nèi)部?jī)舾邽?9mm，9、10、11的內(nèi)部?jī)舾呔鶠?8mm。
[0035]圖7、圖8分別為模型箱內(nèi)左、右基坑橫向支撐俯視圖，如圖7所示，左基坑支撐外圍尺寸為230mmX180mm(長(zhǎng)X寬)，將截面為3mmX3mm的鋁合金條橫向三根縱向三根均勻地放置并固定好，制成井字橫向支撐；如圖8所示，右基坑支撐外圍尺寸為230mmX 180mm(長(zhǎng)X寬)，將截面為3mmX 3mm的銷合金條橫向兩根縱向兩根均勾地放置并固定好，制成井字橫向支撐。
[0036]圖2為模型箱內(nèi)基坑橫向支撐示意圖，即開(kāi)挖過(guò)程模擬結(jié)束后的基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖2所示，左基坑內(nèi)有三道橫向支撐12、13、14，其中支撐12上表面與地下連續(xù)墻上表面相齊，12與13之間凈高為60_，13與14之間凈高為64_。右基坑內(nèi)有四道橫向支撐16、17、18、19，其中支撐16上表面與地下連續(xù)墻上表面相齊，16與17之間凈高為44mm，17與18之間凈高為47mm，18與19之間凈高為47mm(凈高即為上部支撐的下表面與下部支撐的上表面之間的距尚)。另外，左右基坑底板均為230mmX 180mmX3mm(長(zhǎng)X寬X厚)的銷合金板。
[0037]圖3、圖4分別為模型箱內(nèi)左基坑注、排液裝置示意圖。如圖所示，在每個(gè)長(zhǎng)方體橡膠囊液腔底面一邊中間均安裝設(shè)有注液電磁閥的注液導(dǎo)管21，在其底面另一邊中間則安裝設(shè)有排液電磁閥的排液導(dǎo)管23，即控制第一層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥30和排液電磁閥33 ;控制第二層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥31和排液電磁閥34 ;控制第三層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥29和排液電磁閥32 ;注液導(dǎo)管通過(guò)注液管22注液，排液導(dǎo)管將液體排放到排液管24。其中注、排液電磁閥均為通用型號(hào)，注液導(dǎo)管和排液導(dǎo)管外徑均為5_，壁厚均為Imm ;注、排液管外徑均為10mm，壁厚均為2mm。
[0038]圖5、圖6分別為模型箱內(nèi)右基坑注、排液裝置示意圖。如圖所示，在每個(gè)長(zhǎng)方體橡膠囊液腔底面一邊中間均安裝設(shè)有注液電磁閥的注液導(dǎo)管25，在其底面另一邊中間則安裝設(shè)有排液電磁閥的排液導(dǎo)管27，即控制第一層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥38和排液電磁閥42 ;控制第二層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥39和排液電磁閥43 ;控制第三層長(zhǎng)方體液腔的為注液電磁閥40和排液電磁閥44 ;控制第四層長(zhǎng)方體液腔的為注液電