[發明專利]雙地連墻基坑開挖對隧道收斂變形影響的模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201610259592.8
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105839679B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 張治國;魯明浩;奚曉廣;姜蘊娟
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D17/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術領域

本發明涉及一種城市地下空間開發以及地下建筑工程中的基坑工程，具體涉及一種雙地連墻基坑開挖方式對臨近隧道收斂變形影響的模型試驗裝置。

背景技術

基坑施工會對臨近地下結構造成影響，特別是在上海等軟土地區進行基坑開挖，施工過程中隧道以及周邊地下結構應作為重點保護對象。目前為改善基坑開挖對臨近隧道影響，許多工程采用分區開挖的方式。在基坑靠近隧道一側劃分出小基坑進行分區開挖，形成隧道側雙地下連續墻的工況。目前的既有成果就雙地連墻基坑開挖對臨近地下構筑物影響成果較少。此外，基坑開挖對臨近隧道影響的研究成果主要集中于對于隧道沉降以及水平位移的影響，對于隧道收斂變形影響的研究成果尚且不足，如果隧道產生過大的收斂變形，管片遭到破壞可能會引起江水灌入等嚴重問題，給工程各方帶來巨大經濟損失。因此對雙地連墻基坑開挖方式對臨近隧道收斂變形影響進行深入研究具有重要意義。

國內外相關學者針對基坑開挖對周圍地下構筑物影響的研究方法主要是理論分析法、數值模擬法以及現場監測法。理論分析法是利用彈性理論，通過假定對研究模型進行簡化，但在一定程度上不能準確考慮基坑與土之間的復雜關系；數值模擬方法一般需要借助大型商用軟件，數值模型的建立較為復雜且計算耗時。此外，由于土工測試儀器設備的限制很難獲得精確的土體物理力學參數，而土體參數的變化對數值模擬結果影響很大，因此容易造成計算結果的偏差。現場監測方法是獲取基坑開挖時周圍地層沉降的手段之一，但是受儀器設備以及人為觀察因素等限制，現場測試結果具有一定偏差。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種雙地連墻基坑開挖對隧道收斂變形影響的模型試驗裝置，實現對基坑分區開挖不同階段的施工行為的模擬，準確測量隧道管片收斂變形并進行分析。

本發明為解決其技術問題而采用以下技術方案：一種雙地連墻基坑開挖對隧道收斂變形影響的模型試驗裝置，包括模型箱、隧道襯砌模型、多套紅外線測距裝置、地下連續墻模型、橫向支撐模型、基坑底板模型，所述模型箱由有機鋼化玻璃與鋼板制成；模型箱頂面設為開口，用于基坑開挖；所述隧道襯砌模型由多塊鋁合金管片拼接而成，所述隧道襯砌模型放置于模型箱中土體內部，與模型箱短邊平行；所述地下連續墻模型放置于模型箱右側；所述橫向支撐模型固定于地下連續墻模型內部；多對紅外線測距裝置固定在隧道襯砌模型內壁上，兩兩為一對，用于測量隧道徑向的位移變化情況；其中，紅外線測距裝置通過導線預埋入隧道襯砌模型內，并連接到紅外線測距輸出系統，用于實時導出測點準確的收斂變形情況。

所述基坑內設置雙地下連續墻，用于對既有隧道側進行變形防護。

所述橫向支撐模型由與實際工程基坑支撐剛度相近的鋁合金條焊接而成的網狀結構。

本發明的有益效果：

本發明與現有技術相比較，具有如下顯著優點：1、本試驗測試裝置可以手工制作，在相關科研中廣泛性良好，試驗測試方案具有較強擴展性，可以進一步應用到不同施工工法條件下雙地連墻基坑開挖對周圍環境影響效應的研究中；2、本試驗的基坑開挖施工模擬裝置可以較好模擬雙地下連續墻基坑分區開挖過程，且改裝的紅外線測距裝置可以較為準確測出鄰近隧道的襯砌收斂變形影響；3、本試驗中隧道模型的襯砌由與實際隧道襯砌管片剛度相近的材料制成并按照真實工法拼接，可以準確還原工程中盾構隧道的實際情況；4、本試驗中基坑內部的橫向支撐模型采用與實際基坑支撐剛度相近的鋁合金條焊接而成的網狀結構，可以真實反映實際基坑工程中的支撐情況；5、采用本套模擬測試裝置進行雙地下連續墻基坑施工對臨近隧道收斂變形影響的試驗研究，可為基坑工程現場施工提供良好的咨詢與建議，對于制定基坑施工技術標準以及鄰近既有地下構筑物的安全保護措施提供一定的理論參考。

附圖說明

圖1為本發明在實施例中的模型箱內部俯視圖；

圖2為本發明在實施例中的隧道橫截面圖；

圖3為圖1中沿A-A的模型箱內基坑橫向支撐模型剖視圖；

圖4為圖1中沿B-B的模型箱內基坑橫向支撐模型剖視圖；

圖5為圖2中沿C-C的隧道縱截面以及紅外線測距裝置布置剖視圖；

圖6為圖2中沿D-D的隧道縱截面以及紅外線測距裝置布置剖視圖；

圖7為本發明在實施例中的隧道外表面示意圖。

具體實施方式

結合附圖，通過一個優選實例對本發明作進一步地詳細說明。