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原文传递基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置及操作方法

专利名称：	基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置及操作方法
摘要：	本发明公开了一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置及操作方法，该装置主要组成包括：装土箱，用于装填地基土；刚性挡墙，用于模拟基坑挡墙的变位；动力系统，为模拟不同试验工况；量测系统，用于刚性挡墙水平位移和土体沉降量的量测。较于现有技术，本发明装置结构简单，方法操作便捷；能够模拟多种试验工况，利用简单的挡墙不同变位模式下的室内模型试验，边界条件及影响因素明确，可有效地揭示坑外地表土体的沉降规律。本发明能很好地模拟基坑刚性挡墙在不同变位模式及不同的挡墙水平位移作用件下，坑外地表土体的沉降，进而揭示坑外地表土体的沉降规律，可为基坑开挖引起坑外地表沉降预测提供试验参考。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	徐日庆;程康;申硕;应宏伟;冯苏阳;于丙琪;李宝建
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910077047.0
公开号：	CN109680733A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	刘静;邱启旺
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：包括装土箱、刚性挡墙、动力系统和量测系统；所述装土箱由有机玻璃、铁架和铁板拼接而成，所述有机玻璃用于制作装土箱侧壁，起支撑作用；所述铁架用于组装成装土箱框架，起骨架固定作用；所述铁板用于制作装土箱底部底板；所述装土箱内装填的土样为地基土，地基土装填高度为0.8～0.95倍的刚性挡墙高度；所述刚性挡墙与转轴相配合，所述转轴设置于刚性挡墙四角，转轴距离外边界0.05倍的刚性挡墙高度，转轴与装土箱侧壁、刚性挡墙侧壁上的安装孔相连接，转轴可自由拆除以实现刚性挡墙绕墙趾或墙顶转动变位模式；刚性挡墙的侧壁安装用于密封土体的密封条；所述动力系统包括电机、伸缩杆和固定杆，所述电机位于刚性挡墙外侧的电机承台上，电机可对刚性挡墙施加水平荷载，以控制刚性挡墙变位，所述伸缩杆的端头与刚性挡墙作用点位置根据试验所模拟的不同工况介于0.3倍的刚性挡墙墙高～0.7倍的刚性挡墙墙高之间，当拔除上(下)端转轴时，刚性挡墙可绕下(上)端转轴发生转动，所述固定杆位于伸缩杆和刚性挡墙之间，可阻止刚性挡墙在其平行平面内发生转动，借助于电机动力荷载可实现刚性挡墙平移变位；所述量测系统包括LVDT位移传感器、支架、伸缩杆和刚性金属杆，用于对刚性挡墙水平位移量测和土体沉降量量测，所述支架用于固定LVDT位移传感器，所述伸缩杆垂直指向刚性挡墙，所述刚性金属杆布置于装土箱上方中轴线，用于固定LVDT位移传感器，用于土体沉降量量测。 2.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述装土箱的内部长、宽、高尺寸为2.0m×1.0m×1.0m，箱体为25mm厚的有机玻璃材质组成。 3.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述刚性挡墙的材质为铝板，所述的刚性挡墙的弹性模量为70GPa，高、宽、厚尺寸分别为1m×1m×0.020m，所述伸缩杆的端头与刚性挡墙作用点位置优选在0.5倍的刚性挡墙墙高位置处。 4.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述的装土箱底部的铁板设有可抽拉的卸土口。 5.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述转轴可拆卸，当插入下方两转轴而拆除上方两转轴时，在动力系统作用下可实现刚性挡墙绕墙趾转动变位模式；当插入上方两转轴而拆除下方两转轴时，则可实现刚性挡墙绕墙顶转动模式；当同时拆除上、下四个转轴并安装两根固定杆后，可完成刚性挡墙平移变位模式。 6.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述电机施加为模拟各种试验工况所需的水平荷载，借助于电机动力荷载可实现刚性挡墙平移变位，通过电机的减速箱实现刚性挡墙作用点的变位速率，试验过程中将刚性挡墙变位控制在1mm/min。 7.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述刚性金属杆布置于装土箱上方中轴线，将LVDT位移传感器上端夹持于刚性金属杆上，改变LVDT位移传感器夹持在刚性金属杆的不同位置处，分别量测相应位置的地表沉降值。 8.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述刚性挡墙的四角与侧壁连接处设置的4根可拆卸的转轴配合动力系统实现多种刚性挡墙变位模式；所述动力系统可通过电机的减速箱实现刚性挡墙作用点的变位速率。 9.根据权利要求1所述的一种基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置，其特征在于：所述LVDT位移传感器试验所用的位移计精度为0.01mm，最大量程为80mm。 10.一种权利要求1所述的基坑刚性挡墙变位诱发坑外地表土体沉降的模型试验装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：进行试验前测量元件LVDT位移传感器及仪表的检查与校正，装填土样，安装各支架、伸缩杆和刚性金属杆，LVDT位移传感器固定在支架和刚性金属杆上；步骤2：刚性挡墙水平位移的量测，为了研究墙后土体沉降量与刚性挡墙水平位移之间的关系，需要量测每种工况下刚性挡墙的实际位移，LVDT位移传感器固定在支架上，伸缩杆垂直指向刚性挡墙，刚性挡墙发生变位，LVDT位移传感器同步测出刚性挡墙位移，测量刚性挡墙变位的LVDT位移传感器共有4个，其中2个布置在刚性挡墙中轴线上，上方1个距刚性挡墙上端0.25倍的刚性挡墙墙高，下方1个距刚性挡墙下端0.25倍的刚性挡墙墙高，2个间距为0.5倍的刚性挡墙墙高；其余2个LVDT位移传感器分别对称布置在与上、下方LVDT位移传感器连线的中垂线上，且分别距刚性挡墙左右侧边界0.25倍刚性挡墙墙宽的距离，用于监测刚性挡墙是否绕某竖轴线发生偏转；可由上述4个LVDT位移传感器实时反馈刚性挡墙的变位模式；步骤3：刚性挡墙变位开始前，刚性挡墙墙后填土浅部通过抹泥板抹平，并通过气泡水平仪找平，之后用LVDT位移传感器量测土体表面，记录初始读数，刚性挡墙变位至指定的变位状态后静置3h，开始量测墙后土体沉降值，量测墙后地表沉降的水平范围为2H(墙高为H)，试验中，每隔一定时间量测一次土体沉降，待数据不再变化，即确定沉降完全。
所属类别：	发明专利