[实用新型]一种基坑开挖支护室内物理模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种基坑开挖支护室内物理模型试验装置，该装置包括模型箱、出土漏斗、支护系统、坑顶地表沉降监测系统、水平向位移监测系统。模型箱左端外侧安装出土漏斗，右端底部预留出土口和滑动式开关门。模型箱内安装支护系统，用于模拟基坑开挖过程中围护结构挡土。模型箱顶部安装地表沉降监测系统。支护结构水平向位移监测系统采用引线穿入套管形式，将引线两端分别连接围护桩和测量表，套管两端固定在定位杆和模型箱侧面测量孔上。本实用新型可以用于不同基坑开挖支护物理模型试验，方便基坑内土体开挖和清理，同时可准确获得基坑顶部沉降变形和支护桩不同深度水平向位移，为研究基坑开挖支护受力和变形规律提供依据。

技术领域

本实用新型属于基坑支护结构技术领域，更具体涉及一种基坑开挖支护室内物理模型试验装置，它适用于基坑开挖支护物理模型试验，研究基坑支护结构的作用机理。

背景技术

近年来，随着我国经济飞速发展，城市化进程加快，城市人口爆发式增长，导致城市资源消耗加剧，城市空间的不足导致交通拥堵，人们生活空间不断缩小。因此，为了解决城市用地紧张，合理利用地上和地下空间资源，高层、超高层建筑、城市轨道交通工程、地下商场、停车场等地下工程迅速增多，导致大量的深大基坑工程出现。在城市建筑设施密集以及地质环境复杂区域，基坑开挖引起的变形对周围建筑物、地下管线造成影响和破坏，导致重大经济损失甚至人员伤亡，造成社会恶劣影响。因此研究基坑开挖过程中支护结构作用机理、开挖扰动对周围既有建(构)筑物的影响十分重要。

基坑支护结构作用机理以及开挖扰动引起的变形对周围建筑物的影响研究方法包括经验分析法、理论分析法、室内物理模型试验法和现场试验法、数值分析法等。其中室内物理模型试验法可以比较准确还原基坑开挖过程中的应力和变形分布特征，因此被广泛应用于基坑开挖支护技术研究。近年来，众多学者针对不同的基坑模型研发了多种室内物理模型试验装置。其中现有技术中授权公布号为CN214614228U的中国专利文件公开了一种多功能装配式地铁车站试验模型箱。该模型箱采用装配式结构，能够模拟多种工况基坑开挖，但是该模型箱并未考虑基坑开挖过程中地基土体的开挖与清理，也并未设计基坑模型开挖过程中的变形监测装置。现有技术中授权公布号为CN113668619A的中国专利文件公开了一种基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置，但是该水平位移监测装置未考虑土体沉降变形可能带动钢丝及空心铝管竖直方向移动，导致测量结果不准。

因此，研发一种便于基坑模型土体开挖、模型箱内余土清理，并监测支护结构不同深度水平向位移以及坑顶地表沉降变形，对于研究基坑开挖过程中支护结构作用机理、开挖扰动对周围既有建(构)筑物的影响具有重要意义。

实用新型内容

针对以上基坑开挖支护模型试验装置存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种基坑开挖支护室内物理模型试验装置。这种模型试验装置即便于基坑模型土体开挖、模型箱内余土清理，同时可以准确测量支护结构不同深度水平向位移以及坑顶地表沉降变形。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种基坑开挖支护室内物理模型试验装置，包括模型箱、出土漏斗、支护系统、坑顶地表沉降监测系统和水平向位移监测系统。其特征在于：模型箱左端外侧安装出土漏斗，方便基坑模型试验开挖过程中渣土清理，模型箱右端底部预留出土口和滑动式开关门，便于试验完成后模型箱内余料清理。模型箱内中部安装支护系统，用于模拟基坑开挖过程中围护结构挡土作用。模型箱顶部安装地表沉降监测系统，可精确获得基坑模型开挖过程中坑顶地表沉降变形值；模型箱右端安装支护结构水平向位移监测系统，用于水平向位移监测系统的布设。

所述模型箱的尺寸大小可根据实际需要设计，一长边侧面作为观察面。

可选的，所述观察面采用透明有机玻璃或者钢化玻璃等材料加工而成，便于试验过程中观察模型箱内基坑工况，其他侧面采用砌体结构、钢板等材料加工而成。

进一步，所述的模型箱顶部安装环梁，用于加固箱体，减小试验过程箱体自身变形对基坑变形的影响。