[发明专利]一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置

说明书

本发明公开一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置，涉及渗流试验设备技术领域，包括主箱体、加载系统、管道模拟系统、调节系统、基坑支护机构、测量系统和测试系统；主箱体用于承载土体，所述加载系统用于向土体施加载荷，所述管道模拟系统用于模拟顶管管道，所述调节系统用于向土体中供水并控制水压，所述基坑支护机构用于模拟基坑支护，所述测量系统用于检测加载系统内的压力及观测土体的移动和变化情况，所述测量系统用于测量流出砂的粒径和数量。提供研究地下水造成渗流破坏机制的模型装置，该室内模型试验装置用来模拟地下水作用下土体受力变形及孔隙水压力的变化情况等，进而能更好地解决地下水渗流造成的基坑破坏。

技术领域

本发明涉及渗流试验设备技术领域，特别是涉及一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置。

背景技术

沿海城市建设发展迅速，深基坑数量日益增长，离海较近的基坑，地下水资源尤为丰富，地下水与海水存在一定程度的水力联系。临海基坑的地下水问题与普通基坑相比较为复杂，比如发生基坑底部突涌，管涌的可能性较大。顶管应用于沿海经济发达地区城市地下给排水管道的非开挖铺设，顶管井坑实质上是一个方形的小基坑，顶管使用期间，在较高的地下水位情况下，管线初始渗漏和土体扰动的相互作用导致管线局部侵蚀。地下水携带细砂从破损口内渗入管道，从而引起周边回填砂颗粒的流失。在发生的基坑事故中，由于地下水处理不当而引发事故占22％，因此地下水是引发基坑事故的重要影响因素之一。临海复杂地质条件下，突涌、管涌、管道渗漏相对其他基坑事故具有典型性和研究价值，并对基坑开挖处理起到一定的借鉴和指导作用。

现有室内试验大多偏于单一研究某种地下水渗流问题(管涌、突涌、管道渗漏)发生之后的补救措施，对于管涌、突涌、管道渗漏发生前和发生过程中的研究很少，而为了根治地下水造成的工程破坏，最重要的是分析破坏前土体的变形状态。本发明研制的新型装置能够模拟地下水条件下基坑开挖和管道渗漏的状态，既可测试每一时刻土体的运动状态，又能研究管涌、突涌、管道渗漏破坏前土体的受力状态，是更符合实际工程需要，可以满足模拟真实地下水状态下土体流动状态、孔隙水压力等进行准确量测的试验需要。

针对地下水渗流，尤其是渗流水导致的管涌和承压水导致的基坑突涌、管道渗漏事故，本发明可以解决预测地下水渗流作用下基坑及管道破坏发展趋势的问题，也可预防和处理地下水渗流引起基坑及管道破坏的问题，可为基坑降水提供参考，因此可用于指导相关事故的处理。

综上所述，虽然此类事故常有报道，对于地下水作用下渗流造成的管涌、基坑突涌、管道局部侵蚀问题的破坏前兆和过程研究较为少见。所以通过室内的模型试验模拟地下水渗流作用下的管涌和基坑突涌破坏、管道局部侵蚀的问题。在对试验结果进行理论分析的基础上，量化地提出了管涌和基坑突涌的判断方法，管道渗漏机理，有较高的理论意义和重要的工程应用价值。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置，用来模拟地下水作用下土体受力变形及孔隙水压力的变化情况，进而能更好地解决地下水渗流造成的基坑破坏。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种研究地下工程土体渗流破坏机制的多功能试验装置，包括主箱体、加载系统、管道模拟系统、调节系统、基坑支护机构、测量系统和测试系统；所述主箱体用于承载土体，所述加载系统用于向土体施加载荷，所述管道模拟系统用于模拟顶管管道，所述调节系统用于向土体中供水并控制水压，所述基坑支护机构用于模拟基坑支护，所述测量系统用于检测加载系统内的压力及观测土体的移动和变化情况，所述测量系统用于测试流出砂的粒径和数量。