[发明专利]一种基坑支护体系模型试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种基坑支护体系模型试验装置及方法，包括：底座、模型箱、模型板、补水装置、降温系统、温度传感器和数据采集仪；底座设置有储水槽；模型箱设置于底座上；模型箱的底板处于底座的储水槽中；底板上设置有若干渗水通孔；模型板固定设置于模型箱内；模型板上固定设置有若干个位移传感器和压力传感器；补水装置包括：供水槽和供水管；通过供水槽和供水管能够向模型箱内供水；通过降温系统能够降低模型箱的温度。本发明的装置能够进行基坑室内模型试验，能够在模拟试验中考虑支护施作以及地下水和温度的影响。

技术领域

本发明属于基坑支护体系模型试验技术领域，特别涉及一种基坑支护体系模型试验装置及方法。

背景技术

近年来，随着社会人口集中化和城市化的快速发展，城市建设也随之快速发展，深基坑工程日益增多，其面临着规模大、施工难度大以及周围环境复杂等挑战。基坑修建在每年随季节变化温度变化较大的富水地区时，地下水在温度影响下会引起基坑周边土体的冻胀和融沉，基坑施工时的围护安全问题被高度关注。采用室内土工模型试验的方法，模拟基坑在富水地区并当温度发生变化时，支护体系受力及变形的问题。

目前基坑模型大多数选用干砂，不考虑地下水的影响，主要研究基坑开挖时土体压力变化及支护变形问题，此类不适宜研究地下水及温度作用下基坑支护情况。另外，在实际工程中地下水不仅存在而且是动态变化的，因此如何在模型试验中更加准确的模拟地下水和温度作用为试验的重要问题。综上，亟需一种可模拟冻融循环条件下的基坑支护体系的模型试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑支护体系模型试验装置及方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的装置能够进行基坑室内模型试验，能够在模拟试验中考虑支护施作以及地下水和温度的影响。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基坑支护体系模型试验装置，包括：底座、模型箱、模型板、补水装置、降温系统、温度传感器和数据采集仪；底座设置有储水槽；模型箱设置于底座上；模型箱包括：底板、箱体侧板和盖板；模型箱的底板处于底座的储水槽中；底板上设置有若干渗水通孔；模型箱内用于放入待试验的模型；模型板固定设置于模型箱内；模型板的两侧面分别固定设置有若干个位移传感器和压力传感器，每个位移传感器和压力传感器的输出端均与数据采集仪的接收端相连接；温度传感器的采集端用于置入待试验的填土内，温度传感器的输出端与数据采集仪的接收端相连接；补水装置包括：供水槽和供水管；供水管的入水口与供水槽的出水口相连通，供水管部分设置于模型箱内，供水管设置于模型箱内的部分设置有多个出水口，通过供水槽和供水管能够向模型箱内供水；降温系统包括：制冷机和制冷管；制冷管与制冷机相连接，制冷管设置于模型箱内，通过降温系统能够降低模型箱的温度。

进一步地，还包括：吊装系统；吊装系统包括：支撑架和手动葫芦吊；模型箱的盖板的外壁上固定设置有起吊环。

进一步地，模型板胶粘固定在模型箱内，能够将模型箱的内腔均分为左右两个腔室；模型板与模型箱的内壁之间设置有密封装置。

进一步地，箱体侧板内填充有保温材料，保温材料为聚苯乙烯泡沫板。

进一步地，模型箱包括：箱框、底板、箱体侧板和盖板；箱框设置于底座上，底板固定设置在箱框上，盖板铰接在箱体的上部，盖板的外壁上设置有吊环，盖板的内壁上固定设置有制冷管；右侧的箱体侧板铰接在箱框的右部；前侧的箱体侧板交接在箱框的前部，前侧的箱体侧板后设置有钢化玻璃板，钢化玻璃板固定设置在箱框上。

进一步地，钢化玻璃板上设置有坐标网格。

进一步地，渗水通孔处均设置有土工布；供水管的出水口处均设置有土工布。

进一步地，补水装置的供水槽包括：高位水槽和低位水槽；低位水槽内设置有水泵；水泵的入水口与低位水槽相连通，水泵的出水口与高位水槽相连通；高位水槽的出水口与供水管的入水口相连通；高位水槽的水位能够高于供水管的出水口。