[发明专利]一种可调节降雨的深基坑多支护形式试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种可调节降雨的深基坑多支护形式试验装置，包括模型箱(1)、模型箱(1)上方的降雨架(7)、与降雨架(7)连接的降水组件以及与显示终端连接的试验监控组件，所述的降水组件包括通过导水管(8)依次连接的水桶(18)、高压雾化水泵(15)和雾化喷头(9)，所述的高压雾化水泵(15)通过依次连接的电阻式旋转开关(16)和变送器(17)与电源连接。与现有技术相比，本发明具有等简单灵活、方便移动和成本低优点。

技术领域

本发明涉及一种基坑模型试验装置，尤其是涉及一种可调节降雨的深基坑多支护形式试验装置及方法。

背景技术

我国滨海地区水文、地质条件复杂且降雨充沛，具有降雨强度大、持续时间长、分布范围广的特点，经常遭受暴雨侵袭进而导致一系列城市基础设施失效，如路堤垮塌、地铁车站雨水倒灌、在建基坑滑坡、坍塌、围护结构渗漏及诱发临近建(构)筑物与地下管线设施位移破坏等，造成严重的经济损失人员伤亡，如2014年8月22日发送的浙江省暴雨洪涝灾害共造成50余万人受灾，直接经济损失14亿元。在暴雨的作用中，雨水不断入渗到土体内部，导致地下水位不断上升，从而渗流场发生突变导致地基土破坏，如流沙、管涌何渗蚀掏空等；同时在暴雨的浸泡作用下，地基土有非饱和状态转化为饱和状态，抗剪强度衰减，大概率引发基坑坑内滑坡、坍塌、围护结构失稳，进而导致临近建(构)筑物或基础设施坍塌等灾变失效事故。因此，有必要在暴雨气候下对多种支护形式深基坑发生冲刷、渗流侵蚀的灾变机理进行研究，探讨周围环境破坏而导致城市基础设施耦联灾变的演化机制并研究相关灾变控制技术；在此基础上，提出能有效防止由于渗流场改变，渗流侵蚀、冲刷所诱发的环境破坏与基础设施灾变控制技术并用于工程实际。

目前，现有技术也提出了一些深基坑试验装置，中国专利CN105961102A提出了一种降雨模拟装置，主要由降雨装置、分级控水装置和模型箱组成，所述的降雨装置包括模型箱顶部管道上固定安装的数个喷头，所述的分级控水装置包括一根主进水管和若干导水管，导水管通过主进水管上的可转动管道数相同，该装置结构简单实用、易于操控、造价低、占地较小，适用于地质力学和其他工业、交通等领域的降雨模拟实验。

但该发明所提出的降雨模拟装置有以下三点问题：

一是该装置只能产生均匀雨型，无法实时模拟不同强度的暴雨雨型；

二是该装置无法实现不同区域分布降雨；

三是该装置不方便移动，搬迁困难。

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可调节降雨的深基坑多支护形式试验装置及方法，该装置能够生成不同降雨类型以及降雨分布区域，同时可以模拟多种支护形式的深基坑试验，具有方便灵巧、成本低、精度高和操作简单等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可调节降雨的深基坑多支护形式试验装置，包括模型箱、模型箱上方的降雨架、与降雨架连接的降水组件、与显示终端连接的试验监控组件，所述的降水组件包括通过导水管依次连接的水桶、高压雾化水泵和雾化喷头，所述的高压雾化水泵通过依次连接的电阻式旋转开关和变送器与电源连接。

进一步地，通过旋转电阻式旋转开关的旋转开关调节高压雾化水泵的压力等梯度变化，通过变送器可以将220v交流电转化成高压雾化水泵的工作电压下的直流电。

进一步地，所述的模型箱四周的侧板和挡板均采用聚甲基丙烯酸甲酯有机透明玻璃板，便于观察试验过程中土体冲刷和侵蚀流失等灾变现象，其底板采用钢板，增加模型箱的载重能力和稳定性；

所述的模型箱内的两侧设有两块挡板，其中一块挡板上半部分割成3块可拆卸的小板，便于模拟基坑内支撑支护开挖时能够快速挖出坑内土体，该挡板的分割剩余部分以及另一块挡板上开有若干直径为1cm的透水孔，两块挡板与模型箱两侧的侧壁构成两个水槽，其中一侧壁上开有排水孔，模型箱内和水槽之间通过透水孔水流交换；