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原文传递基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法

专利名称：	基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法
摘要：	基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法；包括模型箱、人工湖设计水槽、基坑支护结构、角钢架和量测系统；模型箱为透明的正方形箱体，方便观测试验中地表水对基坑围护壁的渗透情况以及基坑支护结构的位移和土体的变形；人工湖设计水槽用于模拟人工湖的渗透；基坑支护结构通过角钢架与模型箱连接固定，其上布置监测仪器连接量测系统；模拟受地表水渗透作用下基坑开挖变形的响应情况，观察和研究地表水对基坑围护壁的渗水影响范围及对支护结构开挖变形的影响。本发明结构合理，操作简便，可用于模拟地表水渗透作用下最危险开挖工况下的基坑受力和变形的影响，为相关基坑开挖模型试验和研究提供了一种有效方案。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	辽宁工程技术大学
发明人：	刘海卿;王世鑫;柴舜尧;秦新歌;吴秀峰;李思慧;董金凤;张师铎;简相洋;田子川;邢粟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910213283.0
公开号：	CN109797786A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	李运萍
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	123000 辽宁省阜新市细河区中华路47号
主权项：	1.基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括模型箱、基坑支护结构、角钢架、人工湖设计水槽和量测系统；模型箱内设有试验土体、基坑支护结构、角钢架、人工湖设计水槽；所述模型箱为方形箱体；所述基坑支护结构通过角钢架与模型箱连接固定；所述基坑支护结构包括若干支护桩、冠梁、腰梁、锚索、锚头、锚固体和喷护面层；多根竖直的支护桩与多根水平的腰梁等间距胶粘固定，多根支护桩的顶端与一根冠梁浇注固定；每相邻两根支护桩之间的腰梁上均打有通孔；所述锚头由螺栓和螺母组成，将每根螺栓穿过腰梁上的每个通孔后，用螺母固定；所有的螺栓杆伸出螺母部分均与锚索连接起来，形成锚索和锚头的连接，用锚固体来包裹锚索的尾端；所述喷护面层包括细铁丝网和混凝土砂浆，在支护桩、冠梁、腰梁、锚头组成的结构表面覆盖细铁丝网并固定，再使用混凝土砂浆抹面，用于模拟基坑的喷护面层；所述喷护面层与锚索不在同一侧；所述角钢架为固定而成的门字型件，其上布置监测仪器连接量测系统；所述人工湖设计水槽通过制作模具并浇筑混凝土砂浆制成，再埋置于模型箱内锚索的一侧，与基坑支护结构平行放置并保持一定距离；所述量测系统包括应变片、位移计、数据采集仪、电脑和照相机；应变片通过传输线连接数据采集仪；位移计、数据采集仪通过传输线连接电脑；电脑启动相应数据采集软件读取位移计、数据采集仪传输来的数据信息；照相机放置于模型箱外,面对喷护面层的一侧。 2.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述的模型箱由透明有机玻璃板组合而成的正方形无盖箱体。 3.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述的角钢架由2根长角钢和1根短角钢焊接而成，2根长角钢的首端之间焊接短角钢，所述的角钢为不锈钢直角角钢。 4.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述支护桩桩顶的竖向位移运用拉线式位移传感器监测，支护桩桩顶水平位移采用激光位移传感器监测。 5.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述应变片通过信号传输线传输到数据采集仪的信号、位移计的信号最终均传输到电脑的相应数据采集软件上，在试验过程中所有信号同步采集。 6.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述的数据采集仪、电脑在试验过程中排除干扰，其位置不可挪动。 7.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述的照相机在试验过程中应排除干扰，其位置不可挪动；可根据拍摄需要增设光源。 8.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述的人工湖设计水槽在试验过程中须始终向水槽中注水保持满水状态。 9.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述模型箱内填筑的试验土体采用干土作为骨料，容重材料、内摩擦角敏感材料、黏聚力敏感材料分别选取不同填料，通过运用四因素四水平的正交试验设计方法确定模型试验土层与原状土层最为相似的配比进行配置得到。 10.根据权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的使用方法，采用权利要求1所述的基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.将支护桩、冠梁、腰梁、锚索、锚头、喷护面层加工组装成基坑支护结构；在基坑支护结构的支护桩的合理位置粘贴应变片；步骤2.将组装好的基坑支护结构通过角钢架与模型箱连接固定；步骤3.向模型箱内分层装填试验土体夯实，每当填筑至各道锚索的相应高度时调整好锚索的位置，并用锚固体包裹锚索的尾部，然后继续装填各层试验土体并夯实；步骤4.待试验土体将要填筑完成时，将人工湖设计水槽埋置于模型箱内锚索的一侧，与基坑支护结构平行放置并保持一定距离，然后填埋试验土体与人工湖设计水槽表面持平；再向人工湖设计水槽中注水保持满水状态；步骤5.在模型箱和角钢架上架设位移计，分别监测基坑支护结构的桩顶水平位移和桩顶竖向位移；然后将应变片通过信号传输线与数据采集仪连接起来；再将位移计、数据采集仪通过信号传输线连接到笔记本电脑上，启动相应数据采集软件并做好调试工作；将照相机放置于模型箱外,面对喷护面层的一侧，调节相机参数，设置照相机的自动拍摄时间为间隔20s；若实验室光线不足，可在照相机两侧增设光源；利用电脑采集记录试验初始状态下应变片、位移计的读数，利用照相机拍摄试验初始状态下的试验土体照片；步骤6.在照相机面对的一侧进行基坑分工况开挖，并在整个基坑土体开挖过程中保持量测系统正常运转状态，记录相应的数据图像信息，直至基坑开挖完成。
所属类别：	发明专利