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原文传递一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置与试验方法

专利名称：	一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置与试验方法
摘要：	一种深基坑工程中模拟管道破裂工况下桩支护基坑稳定性及研究此工况下渗流特性的试验装置与试验方法，涉及建筑工程技术领域，所述装置包括模拟供水系统、模拟基坑系统、数据采集系统，所述模拟供水系统包括潜水泵（1）、储水箱（2）、供水管（3），所述模拟基坑系统包括试验箱（4）和桩支护体系，试验箱（4）的侧面板（7）上设有管道开孔（8），试验箱（4）内设有桩支护体系，试验箱（4）内的供水管段中部开设有模拟破裂口，所述数据采集系统包括土压力盒、渗压计。通过本装置的模拟与试验，分析不同的渗流工况下对桩支护基坑工程的影响、研究深基坑渗流条件下的渗流特性，并与实际结合，提高基坑支护工程的安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中国建筑东北设计研究院有限公司
发明人：	孙振华;曹洋;陈晨;辛全明;安琦;邵凌峰;李静宽;王明飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910192779.4
公开号：	CN109827883A
代理机构：	沈阳利泰专利商标代理有限公司
代理人：	吴维敬
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	110003 辽宁省沈阳市和平区光荣街65号
主权项：	1.一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置,其特征在于，所述装置包括模拟供水系统、模拟基坑系统、数据采集系统，所述模拟供水系统包括潜水泵（1）、储水箱（2）、供水管（3），潜水泵（1）设置在储水箱（2）内，供水管（3）一端与潜水泵（1）的出水口连接，另一端回流到储水箱（2）中；所述模拟基坑系统包括试验箱（4）和桩支护体系，试验箱（4）的顶面板（5）及正面板（6）为可拆卸活动板，试验箱（4）的侧面板（7）上设有管道开孔（8），试验箱（4）内设有桩支护体系，包括桩底座（10）、桩体（11）、桩冠梁（12），所述桩底座（10）、桩冠梁（12）上分别开设有桩体插孔（14），桩体（11）与桩底座（10）、桩冠梁（12）经桩体插孔（14）插接相连，桩冠梁（12）与桩底座（10）分别与试验箱（4）的顶部及底板（9）固定连接；所述供水管（3）经管道开孔（8）穿入试验箱（4）内，试验箱（4）内的供水管段中部开设有模拟破裂口，供水管（3）上设有电磁流量计（15）、压力变送器（16）、控制球阀（17）；所述数据采集系统包括土压力盒、渗压计，所述土压力盒布置于试验箱箱底及箱壁中央位置，所述渗压计分布设置于土体中。 2.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述试验箱（4）的底板上靠近正面板位置处设置固定桩底座的凹槽，凹槽尺寸与桩底座尺寸相对应；试验箱顶部对应位置固定桩冠梁（12），桩冠梁（12）下方两侧开设有卡座（13），桩冠梁（12）与试验箱（4）顶部经卡座固定连接。 3.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述模拟破裂口为开孔工具钻孔，模拟破裂口为圆孔或半圆孔，尺寸为1mm-1cm。 4.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述供水管（3）上位于试验箱外的进水端和出水端上分别设置电磁流量计（15）、压力变送器（16），所述供水管（3）上位于水泵起始端和水流回流端设置控制球阀（17）。 5.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述土压力盒采用微型应变土压力计，布置于试验箱箱底及箱壁中央位置；所述渗压计以管道破损处为圆心，采用半球形布设，共布设两层，半径分别为100mm和200mm，以监测试验过程中管道破损处的土体内水分的渗透路径、渗透压力及水利梯度。 6.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述数据采集系统还可包括应变片，所述应变片贴在模拟给排水管线及模型桩上，所述数据采集系统使用静态电阻式应变采集箱采集传感器试验数据并上传到计算机。 7.根据权利要求1所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述供水管（3）分为试验箱外的循环管路和试验箱内的模拟给排水管路，循环管路为弹簧骨架结构塑胶管，试验箱中模拟给排水管路为PPR管。 8.根据权利要求1-7任一所述的一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置，其特征在于，所述装置适用于砂土基坑，粘粒含量小于5%。 9.根据权利要求1所述的试验装置的模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 1)准备土料，将砂土筛网过筛，得到1mm以下不同粒径区间的砂土，再根据试验人员制定的级配方案调配； 2)将传感器连接至静态电阻式应变采集箱的采集通道上，对传感器预处理（浸泡或平衡读数）； 3)准备土浸润专用袋，将按照级配方案调配好的土样烘干，然后称重，每次取40公斤土样进行土样配水，含水率数值采用试验既定土样干密度时的持水含水率；搅拌均匀后装袋密封，静置24h后使用；固定模型桩体； 4)将试验箱侧面板上预留不用的管道开孔封住； 5)布设渗压计； 6)向试验箱内填土，布置传感器线束； 7)将试验箱桩正面板拆下，将桩前土挖开； 8)将监测设备采集仪连接至电脑，打开采集仪配套软件，同时打开试验电气设备的电源及试验电气设备监测软件； 9)打开供水管线上的控制球阀，接通水泵； 10)调节控制球阀开度至预设的管道压力，开始试验； 11)试验过程中根据管道破裂口泄露流量、渗流情况、传感器实时反馈的数据及预设试验方案调整供水系统压力及流量； 12)数据采集。 10.根据权利要求9所述的试验装置的模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验方法，其特征在于，所述步骤6具体为以模型桩体外沿处为基坑开挖边线，填土采用分层方式，填土时保证正面板安装牢固，填土均匀夯实，模拟原状土的层理结构；所述步骤7具体为模拟开挖工况时拆除正面板，然后沿模型桩体处开挖基坑，并逐层挖除桩体后和板前土，以保证工作逻辑与实际工程保持一致。
所属类别：	发明专利