[發明專利]相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201711262239.6
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108118725B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 汪旭瑋;袁垚;許燁霜;沈水龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 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

本發明公開一種相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗裝置，包括：貯土箱、總供水系統、內部供水系統、圍護裝置、試驗土體、井點系統、抽水設備。本發明還涉及一種相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗方法。所述裝置和方法能夠模擬承壓含水層中基坑降水過程，并獲得基坑內外不同深度處的地下水水位變化情況，同時可以研究圍護結構插入承壓含水層深度對降水過程中地下水位的影響，為設計施工提供合理可行的參數，保證基坑開挖降水過程的安全和效率。

技術領域

本發明涉及一種建筑施工技術領域的方法，具體地，涉及一種相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗裝置及方法。

背景技術

隨著城市化進程的不斷推進，沿海地區的地上空間已經不足以滿足人們日益增長的需求，開發地下空間成為發展的必然趨勢。近年來，基坑工程規模不斷擴大，開挖深度也越來越深。沿海地區大多為軟土地層，地下水位較高，為保證基坑開挖的安全穩定，常常需要對承壓含水層進行減壓降水，基坑降水造成承壓水位的大幅度降低會引起基坑周邊地面沉降及既有建筑物變形，因此基坑降水時需要對降水引起的環境效應進行分析。室內試驗因其具有操作便利、時間短的特性常被用于模擬基坑降水。試驗過程中，水位觀測尤為重要。由于模型試驗尺寸遠比現場要小，水位觀測裝置要兼顧模型試驗的精度要求與操作簡單靈活的要求。為了保證含水層的承壓性，需要在含水層上覆隔水層，實際工程中作為隔水層的粘性土因其固結時間較長，不適合用于室內試驗中。因此，需要采用具有良好的隔水性能且兼具粘性土性質的相似材料模擬隔水層并進行基坑降水試驗。

經過對現有技術文獻檢索發現：

中國專利201310303890.9，公開了一種樁基礎阻礙地下水滲流的室內模擬試驗方法，該試驗考慮了樁基礎對降水過程中地下水滲流的影響情況，但試驗土層為單層土，故只能模擬潛水層情況下的滲流情況，無法模擬承壓含水層情況下的降水及地下水滲流情況；

唐益群、欒長青2008年在《地下空間與工程學報》(第4卷，第3期)上發表的“上海地鐵宜山路站室內降水大型模型試驗分析”一文中直接采用粘土作為隔水層，因為每個試驗工況都應在粘土固結完成后進行，故試驗時間過長；

中國專利201610130987.8，公開了一種模擬基坑降水承壓含水層地下水滲流的透明土試驗方法，該方法只能模擬單向滲流情況，通過在透明土上覆蓋承壓板以模擬承壓含水層，故不能模擬含水層的越流效應。其試驗裝置在模型箱側板開設測壓孔，通過將模型箱外的玻璃管與測壓孔連接進行水位測量，由于測壓孔是預先開設的，因此水位觀測深度受限。

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采用相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗裝置和方法，采用該裝置和方法能夠模擬承壓含水層中基坑降水過程，并獲得基坑內外不同深度處的地下水水位變化情況，同時可以研究圍護結構插入承壓含水層深度對降水過程中地下水位的影響，為設計施工提供合理可行的參數，保證基坑開挖降水過程的安全和效率。

根據本發明的第一方面，提供一種采用相似材料模擬承壓含水層中基坑降水的試驗裝置，包括：貯土箱、總供水系統、內部供水系統、圍護裝置、試驗土體、井點系統、抽水設備，其中：

所述貯土箱，其四周側壁的底部水平等距設置排水孔，所述排水孔外側安裝止水閥，用于試驗完成后將水及時排出，所述排水孔內側貼有鋼絲濾網防止流土；

所述總供水系統，用于向所述貯土箱中供水并控制用水量；所述總供水系統由總供水管、供水分管、壓力表及供水球閥組成，所述總供水管為一根含三個三通接頭及一個彎頭的空心管，一側與供水源相連；所述供水分管為四根空心管，其中三根與所述總供水管的三通接口相連，一根與所述總供水管的彎頭相連；所述壓力表安裝于每根所述供水分管上，用于監測各供水分管的水壓；所述供水球閥安裝于每根所述供水分管上，用于調節各所述供水分管的流量；