[发明专利]一种基坑开挖岩土离心机试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种基坑开挖岩土离心机试验装置及试验方法，装置包括：模型箱(16)：通过挡板(13)将模型箱(16)内部空间分成实验区和水位控制箱，模型箱(16)的上端设有反力支架(7)；围护墙体(1)：根据需求在围护墙体(1)的内部设置分隔墙体(2)，将围护墙体(1)的内部空间分成若干开挖区；定位单元：用于将围护墙体(1)吊挂在反力支架(7)上；支撑单元：可拆卸的分层安装在开挖区内，并和开挖区的内壁抵接；测试单元：包括孔压计、土压计、应变片和激光位移计。与现有技术相比，本发明适用于更为复杂的基坑离心模型试验，同时实验装置安装与拆卸方便，可重复循环利用，提高了材料的使用率，构件零件更换方便。

技术领域

本发明涉及岩土工程离心机模型试验技术领域，具体涉及一种基坑开挖岩土离心机试验装置及试验方法。

背景技术

岩土离心机采用不同加速度，能以较小尺寸的模型产生原型基坑的应力应变状态，通过观测模型基坑围护结构及其周围土体的变形状态和破坏过程，为复杂条件下基坑工程性状的深入研究提供了有效手段。然而目前开展的基坑开挖离心机试验存在两个主要问题。一是基坑模型和支护形式简单，大部分试验仅能对基坑局部进行模拟，且内部支撑形式仅限于单向的直杆支撑，同时由于是对基坑局部进行模拟，就不可避免受到边界效应的影响，导致试验结果和工程实测数据有较大偏差。二是部分全尺寸的基坑模型试验不能很好的控制基坑围护结构在土体中的下沉现象，由于基坑围护结构要在土体未完全固结之前放入土体中，这就导致放入未完全固结土样中的基坑围护结构在土体固结过程中由于密度大的原因而发生下沉现象，从而导致试验失败。因此在解决上述两个问题的基础上，开展全尺寸复杂支护形式的基坑开挖离心试验，对研究复杂条件下基坑工程受力和变形特性有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、试验合理性好的基坑开挖岩土离心机试验装置及试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基坑开挖岩土离心机试验装置，包括：

模型箱：通过挡板将模型箱内部空间分成实验区和水位控制箱，模型箱的上端设有反力支架；

围护墙体：通过定位单元吊挂在所述实验区内，根据试验方案在所述围护墙体的内部设置分隔墙体，将围护墙体的内部空间分成若干开挖区；

支撑单元：可拆卸的分层安装在所述开挖区内，并和开挖区的内壁抵接；

测试单元：包括孔压计、土压计、应变片和激光位移计。

所述的围护墙体的上表面设有起吊螺孔。

所述的定位单元包括螺纹杆、通过钢绞线与螺纹杆底端连接的U型连接件以及固定在U型连接件底部的起吊螺杆，所述螺纹杆顶端通过调节螺帽与所述反力支架固定，螺纹杆的底端设有通孔，所述钢绞线穿过该通孔，且钢绞线的两端分别与U型连接件的两个顶端连接，所述起吊螺杆与围护墙体的上表面的螺孔相匹配。

围护墙体和分隔墙体均采用铝合金，其厚度可通过以下方式计算得出：

式中：m₁为与原型相同的材料，

ν_m1＝ν_p，E_m1＝E_p，

p为原型材料，ν为材料泊松比，E为材料弹性模量，m₂为模型替代材料即铝合金，d代表构件厚度。由上式可计算得出d_m2为铝合金板厚度。

所述的开挖区的内壁上设有多层平行设置的凹坑组，即在围护墙体和分隔墙体的每一层所述凹坑组包括多个凹坑。