[發明專利]基坑分層開挖與非均勻位移支護側壓力測試裝置與方法

有效

• 申請號: 201710445063.1
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107389897B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 熊國軍;王建華;韓磊;肖瀟
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E02D17/04
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供一種基坑分層開挖與非均勻位移支護側壓力測試裝置與方法，包括：拼接擋墻、加載螺栓、加載拐、微型土壓力傳感器、橡膠薄膜和模型箱；拼接擋墻和加載螺栓均設置于模型箱的一側壁處，拼接擋墻位于側壁的內側并與側壁平行，在側壁外側設置有若干縱加勁肋和橫加勁肋，拼接擋墻由若干等高的墻片拼接組成；微型土壓力傳感器設置在各墻片上，橡膠薄膜覆蓋并粘結在墻片上；多個加載螺栓的一端從模型箱外部穿過側壁，達到拼接擋墻的各個墻片，加載螺栓能夠被擰動。本發明可以模擬基坑分層開挖過程支護結構的側壓力，為工程設計與支護提供依據；可以研究非均勻位移時支護結構側壓力的分布規律及其隨位移的變化規律。

技術領域

本發明涉及巖土工程的室內模型試驗，具體地，涉及一種基坑分層開挖與非均勻位移工況時的支護側壓力測試裝置與方法。

背景技術

基坑逐步開挖卸荷，支護結構上土壓力的分布規律是基坑工程研究的重要內容，也是基坑支護設計的依據，支護結構土壓力隨著開挖過程的變化規律也是巖土工程的重要科學問題。

剛性擋墻土壓力研究的甚多，實際工程中，除了重力式擋墻以外，其他各種支護結構在使用過程中，均會產生撓曲變形，體現出柔性擋墻特點，側移沿深度非均勻分布才是各種支護結構工作狀態的普遍真實工況，非均勻側移的土壓力特點的實驗與理論研究相對較少。

截至目前，國內外關于研究開挖卸荷土壓力的試驗裝置并不多，且分層數較少，一次性卸荷深度太大，難以模擬實際工況；研究非均勻位移時支護結構上土壓力的實驗裝置更為少見。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基坑分層開挖與非均勻位移支護側壓力測試裝置與方法。

根據本發明的一個方面，提供基坑分層開挖與非均勻位移支護側壓力測試裝置，包括：拼接擋墻、加載螺栓、加載拐、微型土壓力傳感器、橡膠薄膜、模型箱，以及剛度加強件；其中：

所述模型箱固定在所述剛度加強件的內部；

所述拼接擋墻、所述加載螺栓均設置于所述模型箱的一側壁處，所述拼接擋墻由若干等高的墻片豎向拼接組成，并設置于所述模型箱一端的側壁內側且與該側壁平行；

所述微型土壓力傳感器以凹孔方式布設在各墻片列面朝所述模型箱內的面上；

所述橡膠薄膜覆蓋并粘貼在已布設微型土壓力傳感器的拼接擋墻面上；

若干所述加載螺栓貫穿所述模型箱的側壁并分別與所述拼接擋墻的各墻片對應連接；在所述模型箱的該端側壁外側設置有若干縱加勁肋與橫加勁肋，位于側壁中線位置的縱加勁肋開有一列螺絲孔，用于與所述加載螺栓配合；

所述加載拐與所述加載螺栓外側端頭連接，旋轉所述加載拐即驅動所述加載螺栓轉動，從而輔助所述加載螺栓實現水平加載。

優選地，所述的拼接擋墻的總高度H根據實驗要求設定，拼接擋墻的寬度B取總高度H的1/2～1/3。

優選地，所述墻片的背面中心位置設置有圓形凹坑，圓形凹坑的深度不大于墻片厚度T的1/3、不小于2cm，圓形凹坑的直徑不小于墻片高度h的1/2；

所述墻片的中心位置設置有螺栓孔。

更優選地，所述的墻片數目N取5～20片，N需根據實驗目的與制作操作的繁瑣程度綜合確定：模擬基坑分層開挖時取小值5～10；模擬柔性擋墻非均勻位移工況下的主動、被動土壓力時取大值10～20。

更優選地，所述的墻片高度h等于拼接擋墻總高度H/墻片數目N，墻片厚度T的取值為拼接擋墻的寬度B的1/6或者為拼接擋墻的寬度B的1/10加上加勁肋厚度，且不小于被動極限位移估算值Sp，其中：被動極限位移估算值Sp按照主動極限位移估算值Sa的5倍估算，主動極限位移估算值Sa按照拼接擋墻的總高度H估算，Sa＝H*0.2％。