[實用新型]超重力條件下的基坑開挖模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520080587.1
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN204590103U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 李連祥;朱斌;符慶宏;姚罡;張海平;董希祥;石增軍
• 申請（專利權）人: 山東大學;浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種基坑開挖模擬裝置，特別是涉及一種超重力條件下的基坑開挖模擬裝置。

背景技術

土工超重力模型試驗相對于原型觀測、室內常重力場試驗及數值模擬方法具有其獨特優(yōu)勢，因而是目前進行巖土工程技術研究中最先進、最有效的試驗方法。隨著地下工程的大型化、復雜化，以往依賴工程經驗的做法將不能滿足設計、施工要求，開展基坑工程離心模型試驗能有效地研究基坑工程問題，促進基坑工程理論和數值模擬的完善。由于基坑工程工況復雜，模擬困難，尤其是基坑開挖模擬，對實際工況模擬的好壞，將直接影響試驗的結果。

現(xiàn)有的超重力模型試驗中基坑開挖方式大體可歸納為以下幾種：

(1)停機開挖方法，即在停機狀態(tài)下完成開挖，后增大離心加速度來研究應力提高情況下土體或擋土結構的反應。但是停機再開機對地基土有卸載再加載的過程，與實際工況不同，土體應力路徑發(fā)生改變，對模型試驗結果的影響不可忽視。

(2)排放代土液體開挖方法，即在離心機運轉狀態(tài)下逐步排出代土液體來模擬基坑開挖過程，一般是在常重力條件下采用與土體重度相當的重液取代基坑開挖部分的土體，提供給坑底土體豎向力和支護結構側向力，但是由于液體相同深度上各向壓強相等，該方法不能準確模擬土體的側壓力。

(3)微型機器人開挖方法，即在離心機運轉狀態(tài)下采用先進的微型自動開挖裝置進行基坑開挖。該方法雖是最理想的開挖模擬方法，但是開發(fā)成本高，技術難度大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種超重力條件下的基坑開挖模擬裝置，尤其適用于超重力模型試驗在非停機狀態(tài)下，模擬基坑分數層開挖的裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本實用新型包括模型箱，模型箱安裝在剛性支架內，剛性支架上表面布置監(jiān)控裝置，剛性支架上表面設有平行的兩根主梁，兩根主梁上面各自有主梁導軌，其中一根主梁側面安裝有與主梁導軌平行的主梁螺桿，主梁螺桿的一端與安裝在其中一根主梁一端的主梁電機連接，主梁螺桿的另一端與安裝在同一根主梁另一端的主梁端板軸承孔轉動連接，兩根一級次梁垂直布置在兩根主梁導軌上，并與兩根主梁導軌構成滑動副，兩根一級次梁上面各自有次梁導軌，裝在主梁螺桿中的主梁側螺母與其中一根一級次梁連接，其中一根一級次梁側面安裝有與次梁導軌平行的次梁螺桿，次梁螺桿的一端與安裝在其中一根一級次梁一端的次梁電機連接，次梁螺桿的另一端與同一根一級次梁另一端的次梁端板軸承孔轉動連接，兩根二級次梁垂直布置在兩根次梁導軌上，并與兩根次梁導軌構成滑動副，兩根二級次梁上面裝有電動葫蘆支架，電動葫蘆安裝在電動葫蘆支架內。

所述模型箱，包括模型倉和棄土倉，模型倉填充土體，土體插入圍護結構，將模型倉隔成兩個部分，靠近棄土倉一側上部為基坑開挖部分，基坑開挖部分放置數個開挖土袋。

所述圍護結構為隔離板或隔離樁。

所述數個開挖土袋上部均設有彈簧環(huán)，彈簧環(huán)能被電動葫蘆的吊鉤吊起。

所述監(jiān)控裝置為攝像頭，用于監(jiān)控和輔助調節(jié)電動葫蘆的吊鉤位置。

所述彈簧環(huán)在上層開挖土袋調出后自行彈起。

所述兩根一級次梁通過第一滑塊與兩根主梁導軌構成滑動副，兩根二級次梁通過第二滑塊與兩根次梁導軌構成滑動副，使電動葫蘆的吊鉤實現(xiàn)水平方向上的運動。

所述第一滑塊通過主梁側螺母與主梁螺桿連接，所述第二滑塊通過次梁側螺母與次梁螺桿連接。

所述開挖土袋的尺寸與開挖層配合，材質為帆布。

所述基坑開挖部分設置有力傳感器和位移傳感器，用于測量土體由于圍護結構在基坑開挖過程中產生內力和變形而隨之生成的相應內力大小與形變大小。

本實用新型具有的有益效果是：

(1)本實用新型適用于基坑工程超重力模型試驗在非停機狀態(tài)下的基坑開挖。

(2)能同時保證坑底土體應力和支護結構所受土體側壓力與實際相一致。

(3)模擬基坑分數層開挖，與實際施工工況一致，符合土體實際應力變化。

(4)整個裝置原理簡單，結構構造清晰，易于安裝，造價低。

附圖說明

圖1是本實用新型的俯視圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是圖1的B-B剖視圖。