[发明专利]相邻基坑异步开挖模拟试验装置和试验方法

说明书

本发明涉及相邻基坑异步开挖模拟试验装置和试验方法。包括模型试验箱、导轨、量测系统和基坑支护结构；模型试验箱为开口方向竖直向上的箱体；导轨设置在箱体顶端；基坑支护结构放置在箱体内，箱体分隔成若干区域以模拟基坑；量测系统设置在箱体外侧，用于实时测量数据。将两个基坑的围护结构模型放置于箱体内，根据实际工程尺寸选取合适材料做为模型结构材料，通过设置模拟相邻基坑开挖，能够有效的模拟相邻基坑工程开挖的各种工况，实现同种装置不同开挖工况下对试验模型变形和土压力进行测量，为相邻基坑工程开挖研究提供室内试验数据，使模型试验更加符合实际工程中的变化，从而使模型试验更加符合科学性和具有可操作性。

技术领域

本发明涉及基坑技术领域，特指一种相邻基坑异步开挖模拟试验装置和试验方法。

背景技术

当多个相邻基坑同时开挖时，由于基坑间相隔距离较小，相邻基坑施工会产生叠加效应，这就使得相邻基坑的开挖变形与单独开挖基坑时不一致。将相邻开挖与单独开挖对比研究，发现相邻基坑在2.5至3倍基坑开挖深度范围内开挖会影响围护结构内力并对变形位移产生叠加影响。

在相邻基坑开挖时造成基坑围护结构变形，当变形过大时会产生结构破坏，造成生命财产的损失。围护结构深入地下，为了研究结构的变形特性通常采用现场监测和数值模拟，但是基坑工程情况复杂、影响因素众多，导致其施工过程具有较高的风险性和不确定性，传统的方法无法解决复杂地下工程难题，监测资料只能反映特定的基坑的变形情况，无法系统的研究基坑在某一类的工况下的变形；同时由于土体的复杂物理性质，利用数值模拟也不能模拟实际情况，因此研究者们通过室内试验可以通过建立实际的缩尺室内模型，根据研究内容改变模型工况和材料参数，在使用较少的人力物力时间的情况下完成研究。常规的室内模型试验装置通常只适用于一个开挖区域，在开挖区域内进行土体的开挖卸载、支撑加固等操作，不能模拟两个相邻的基坑异步开挖等复杂施工情形的问题。

发明内容

为了进行相邻基坑的开挖试验研究，弥补现有技术上的不足，本发明提供了一种专门用于模拟相邻基坑异步开挖的模型试验装置和试验方法，可以较好的模拟相邻基坑不同开挖顺序工况，并对试验模型的变形和土压力进行测量，研究在相邻基坑开挖对基坑周边土压力和围护结构应力应变的影响等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种相邻基坑异步开挖模拟试验装置，包括模型试验箱、导轨、量测系统和基坑支护结构；模型试验箱为开口方向竖直向上的箱体；导轨设置在箱体顶端；基坑支护结构放置在箱体内，箱体分隔成若干区域以模拟基坑；量测系统设置在箱体外侧，用于实时测量数据。

所述的模型试验箱由模型箱外框架、透明材料固定侧板和模型箱底板组成；模型箱外框架的底部通过焊接固定在模型箱底板上，将透明材料固定侧板安装在所述模型箱外框架上；模型试验箱固定在模型箱底座上。

所述的量测系统包括刻度尺、应力应变采集系统、传感器；刻度尺粘贴在透明材料固定侧板上；应力应变采集系统与传感器通过导线相连水平放置在模型箱外。

所述的导轨由滑轨和若干可滑动螺栓组成，滑轨通过焊接在模型箱外框架顶端上面，滑动螺栓放置在滑轨上。

所述的可滑动螺栓为中间带有螺纹开口的铁质结构。

所述的基坑支护结构包括挡土结构和支撑结构，挡土结构连接在滑动螺栓上使其固定在试验箱上。

所述的传感器包括应变片、压力传感器和距离传感器，应变片均匀布设在挡土结构两侧，压力传感器均匀布设在挡土结构侧面，距离传感器按照安装在模型箱外框架顶端。

所述的导轨上自由移动可滑动螺栓至所需位置；将试验所用的挡土结构与可滑动螺栓侧面通过胶水连接，利用滑轨将其运送到设计位置后将螺丝拧入可滑动螺栓开口中利用滑轨与可滑动螺栓之间的摩擦力固定。

所述的挡土结构宽度与模型箱内侧宽度相同，并采用止砂条沿挡土结构和模型箱间的缝隙粘贴。