[發明專利]軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201810468669.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108643247B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 徐長節;熊偉;劉興旺;武思宇;陳錦劍;萬超
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明公開了一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法，該裝置包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置和試驗土體，模型箱由鋼板與有機玻璃構成；支護樁模型與內支撐模型采用PVC圓形管與PVC方形管構成，冠梁模型采用木板加工而成；土體應力測量裝置由微型電阻土壓力盒構成；樁體應變測量裝置采由應變片構成。本發明可以對軟土地區矩形基坑進行坑底土體加固后基坑開挖過程進行模擬，填補基坑底部土體加固模型試驗研究的空白，為基坑底部土體加固后，基坑開挖對于自身與周邊的影響的研究提供有效實驗數據支持，為基坑工程設計與施工提供參考。

技術領域

本發明涉及一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法，特別是涉及不同基坑底部土體加固形式下，基坑開挖模擬的模型試驗裝置及試驗方法，可用于測量不同基坑開挖工況下基坑土壓力和基坑變形問題。

背景技術

基坑變形涉及的因素較多，如土的性質、開挖方式、地下水情況、周圍的環境等，對于基坑變形的控制通常從設計和施工兩個方面進行考慮。設計中，選擇合適的維護結構形式、合理的支撐結構體系、對錨桿和支撐施加預應力、對基坑底部(被動區)土體進行加固、保證圍護結構最小入土深度可以有效減小基坑的變形；施工中，選擇合理的施工順序與土體開挖順序，開挖前做好降水、開挖中做好防水等對于控制基坑變形也有很好的效果。

在軟土地區，基坑工程中常采用對基坑底部土體進行加固的方法，來控制基坑的變形。坑底土體加固平面布置形式比較常見的是：滿堂加固、抽條加固、裙邊加固、墩式加固、格柵是加固等。目前國內外對坑內土體加固的研究大多使用數值模擬法和現場監測法。但是數值模擬法，數值模型的建立較為復雜、計算耗時而且與實際情況會有差距。現場監測法，耗時耗力，花費巨大，同時機械施工對于監測影響較大。目前對于基坑底部土體進行加固的模型試驗還沒有人進行過研究。

發明內容

本發明的發明目的是針對坑底加固研究中存在的不足，提供一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置，包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置、試驗土體、加固土體和薄木板。

所述模型箱前面、后面采用鋼化有機玻璃，底面、左面和右面采用厚度為20mm的鋼板制成。有機玻璃與鋼板通過鋼架圍成模型箱。

所述模型箱前面有機玻璃中間位置沿著豎向進行刻度標定，頂部刻度為0。

所述模型箱右面鋼板由兩塊相同鋼板組成，所述兩塊鋼板通過螺栓連接，可以拆卸。

所述模型箱右面兩塊鋼板中，下部鋼板中間頂部位置焊接一個小輪滑。

所述支護樁模型，采用PVC圓形管緊密排列通過冠梁模型連接成整體。

所述冠梁模型，采用木板加工而成，尺寸為100mm×40mm(寬×高)，長度根據模型箱寬度確定。對木板底面進行掏槽處理，掏槽為圓形，尺寸與PVC管相同，掏槽深20mm,掏槽個數與支護樁個數相同，凹槽用于固定支護樁。在木板正面長邊進行掏槽處理，在長邊的三等分區域掏出一個長50mm,寬10mm,深20mm的凹槽，用于固定支撐。

所述支撐模型支撐采用PVC空心方管，截面尺寸為：50mm×40mm×4mm(長×寬×壁厚)，長度根據基坑開挖尺寸確定。

所述土體應力測量裝置，采用定制土壓力盒，直徑為15mm，厚度為4.8mm，量程為50kPa。埋設在所述PVC管迎土側，沿著PVC管，每隔100mm布置一個。

所述樁體彎矩測量裝置，將PVC管剖開，在PVC管兩側內壁等高粘貼應變片。在坑底以上，管內應變片每隔100mm布置一個；坑底以下，每隔50mm一個。粘貼好應變片后，將PVC管黏合成原樣。