[發明專利]模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201710089789.6
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106706416B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 周繼凱;林成歡;趙夕瑤;梁遠志;張倫超;何旭
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置，其特征在于，包括儲水箱、第一至第二個水泵、第一至第二個止回閥、穩壓罐、安全閥、水壓傳感器、過濾器、基坑模型箱、管路、地下室模型及量測系統；所述儲水箱通過管路將第一個水泵、第一個止回閥、水壓傳感器、過濾器連成第一條支路，儲水箱通過管路將第二個水泵、第二個止回閥、安全閥、穩壓罐連成第二條支路；且第一條支路與第二條支路之間通過管路連通，該管路一端位于第一止回閥與水壓傳感器之間，另一端位于第二止回閥與安全閥之間；第一個水泵、第二個水泵、水壓傳感器分別與控制器連接；過濾器安裝于基坑模型箱底部進水口處，基坑模型箱包括敞口鋼化玻璃容器、至少兩個閥門及容器內部由底向上依次填筑的粗砂、細砂和弱/不透水層，閥門對稱設置于敞口鋼化玻璃容器左右兩側上部，地下室模型埋設于基坑模型箱內，且地下室模型的底板與敞口鋼化玻璃容器的底板平行，地下室模型的頂部高于弱/不透水層；量測系統包括微型滲壓計、微型土壓力計和多通道數據采集儀，其中，微型滲壓計、微型土壓力計埋設于地下室模型底板下方，微型滲壓計、微型土壓力計分別與多通道數據采集儀連接；

所述基坑模型箱還包括外框，外框由角鋼、鋼肋條、中心開孔的鋼板和鋼底座焊接而成；角鋼位于敞口鋼化玻璃容器的四條棱處，相鄰兩個角鋼之間焊接有鋼肋條，中心開孔的鋼板位于敞口鋼化玻璃容器的底板下方，且與底板接觸，鋼底座位于中心開孔的鋼板下方的四個角上；

所述地下室模型包括敞口不銹鋼容器、壓重部件，壓重部件置于敞口不銹鋼容器內，敞口不銹鋼容器的頂部高于弱/不透水層。

2.根據權利要求1所述模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置，其特征在于，所述管路由不銹鋼管連接而成。

3.根據權利要求1所述模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置，其特征在于，所述第一個水泵和第二個水泵的揚程均大于等于20米。

4.根據權利要求1所述模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置，其特征在于，所述弱/不透水層的滲透系數小于1×10^-4cm/s。

5.基于權利要求1-4任一項所述模擬承壓水作用下地下室底板受力的試驗裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在儲水箱中存儲滿足試驗需要的純凈水，在敞口鋼化玻璃容器內壁均勻涂抹凡士林，并按地質條件由底向上依次填筑粗砂、細砂和弱/不透水層，當填筑至預定高度時，在預埋地下室模型底板下方根據試驗需求埋設微型滲壓計和微型土壓力計，于其線纜上均勻涂抹凡士林并引出線纜與多通道數據采集儀連接，然后埋置地下室模型，并在敞口不銹鋼容器外壁均勻涂抹凡士林，繼續填筑至頂部與敞口鋼化玻璃容器左右兩側最高處閥門的底部對齊；

步驟2，設定穩壓罐的工作氣壓，設定安全閥壓力值，利用多通道數據采集儀開始采集數據，開啟兩個水泵，純凈水經由兩個水泵加壓后通過管路進入穩壓罐和基坑模型箱內；

步驟3，基坑模型箱中粗砂和細砂逐漸飽和，純凈水進入穩壓罐導致氣壓逐漸升高并達到設定值，當水壓傳感器測得管路的水壓達到設定值后，反饋給控制器，控制器關閉兩個水泵；

步驟4，基坑模型箱中的水壓由穩壓罐來維持穩定，微型滲壓計和微型土壓力計用于實時監測敞口不銹鋼容器底板下孔隙水壓力和地基土壓力的大小；

步驟5，當水壓傳感器測得的水壓低于設定值時，控制器重新開啟任一個水泵進行補水增壓工作，此時，純凈水進入穩壓罐導致氣壓逐漸升高重新達到設定值，當水壓傳感器測得的水壓又達到設定值時，控制器關閉水泵，完成補水穩壓工作；

步驟6，在不中斷試驗的情況下，通過改變放置于敞口不銹鋼容器內部中間位置的壓重部件的質量來模擬建筑物在上部荷載改變時地下室底板的受力情況；提取多通道數據采集儀的數據，得到固定承壓水作用下地下室模型底板下的孔隙水壓力和地基土壓力的大小及分布規律。