[發明專利]基坑剛性擋墻變位誘發坑外地表土體沉降的模型試驗裝置及操作方法

在審

• 申請號: 201910077047.0
• 申請日: 2019-01-27
• 公開（公告）號: CN109680733A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 徐日慶;程康;申碩;應宏偉;馮蘇陽;于丙琪;李寶建
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D17/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種基坑剛性擋墻變位誘發坑外地表土體沉降的模型試驗裝置及操作方法，該裝置主要組成包括：裝土箱，用于裝填地基土；剛性擋墻，用于模擬基坑擋墻的變位；動力系統，為模擬不同試驗工況；量測系統，用于剛性擋墻水平位移和土體沉降量的量測。較于現有技術，本發明裝置結構簡單，方法操作便捷；能夠模擬多種試驗工況，利用簡單的擋墻不同變位模式下的室內模型試驗，邊界條件及影響因素明確，可有效地揭示坑外地表土體的沉降規律。本發明能很好地模擬基坑剛性擋墻在不同變位模式及不同的擋墻水平位移作用件下，坑外地表土體的沉降，進而揭示坑外地表土體的沉降規律，可為基坑開挖引起坑外地表沉降預測提供試驗參考。

技術領域

本發明涉及基坑工程領域，特別涉及一種基坑剛性擋墻變位誘發坑外地表土體沉降的模型試驗裝置及操作方法。

背景技術

城市的發展，使得地下空間得到越來越多的開發，由此引發的環境問題也愈發嚴重。隨著基坑的開挖越來越深、面積越來越大，基坑圍護結構的設計和施工越來越復雜，基坑開挖對周邊環境的影響越來越受到人們的重視。地表沉降將引起周邊鄰近建(構)筑物、道路、電纜及地下管道的破壞，帶來不同程度的環境地質問題。長期以來，基坑開挖誘發地層沉降這一典型的環境巖土問題備受關注。

基坑開挖會不可避免地打破土體原有應力場，使得土體產生卸荷變形，誘發坑外地表土體產生沉降。事實上促使坑外地表土體產生沉降的因素較為復雜，除了墻體變位外，圍護結構剛度、支護形式、降水及地表堆載都會誘發地表沉降，這使得在工程實踐中，基坑周邊所監測到的地表沉降多是由各種施工因素共同作用的結果。盡管，基坑圍護結構的撓曲變形易于實測，但是不難發現直接基于現場監測數據來定量的反饋擋墻變位與地表沉降的相關性無疑困難性較大。相比較現場監測，室內模型試驗邊界條件明確、影響因素相對可控，因此，借助于簡單擋墻變位模式下的室內模型試驗來揭示地表沉降規律是十分必要的。

雖然，在實際基坑開挖過程中，基坑擋墻的變位模式較復雜，然而，大量現場實測反分析表明，現場觀察到擋墻變位整體呈折線狀，均可等效成各類剛性變形模式的疊加。因此，為簡化問題分析，著重探討不同剛性擋墻變位的工況對坑外地表沉降的影響，將剛性擋墻變位模式分為擋墻平移(T模式)、繞墻趾轉動(RB模式)和繞墻頂轉動(RT模式)等3種基本位移模式。

發明內容

為研究基坑擋墻在不同變位模式下坑外地表土體的沉降規律，考慮已有模型試驗裝置存在的不足，本發明提供了一種基坑剛性擋墻變位誘發坑外地表土體沉降的模型試驗裝置及操作方法，其能簡便、準確地模擬基坑擋墻在不同變位模式及不同擋墻最大水平位移條件下坑外地表土體的沉降規律試驗。

本發明的解決方案為：一種基坑剛性擋墻變位誘發坑外地表土體沉降的模型試驗裝置，包括裝土箱、剛性擋墻、動力系統和量測系統；

所述裝土箱由有機玻璃、鐵架和鐵板拼接而成，所述有機玻璃用于制作裝土箱側壁，起支撐作用；所述鐵架用于組裝成裝土箱框架，起骨架固定作用；所述鐵板用于制作裝土箱底部底板，保證土體和箱底間有充足的摩擦；所述裝土箱內裝填的土樣為地基土，試驗過程中地基土裝填高度為0.8～0.95倍的剛性擋墻高度；

所述剛性擋墻與轉軸相配合，所述轉軸設置于剛性擋墻四角，轉軸距離外邊界0.05倍的剛性擋墻高度，轉軸與裝土箱側壁、剛性擋墻側壁上的安裝孔相連接，轉軸可自由拆除以實現剛性擋墻繞墻趾或墻頂轉動變位模式；剛性擋墻的側壁安裝用于密封土體的密封條；

所述動力系統包括電機、伸縮桿和固定桿，所述電機位于剛性擋墻外側的電機承臺上，電機可對剛性擋墻施加水平荷載，以控制剛性擋墻變位，所述伸縮桿的端頭與剛性擋墻作用點位置根據試驗所模擬的不同工況介于0.3倍的剛性擋墻墻高～0.7倍的剛性擋墻墻高之間，優選在0.5倍的剛性擋墻墻高位置處，當拔除上(下)端轉軸時，剛性擋墻可繞下(上)端轉軸發生轉動，所述固定桿位于伸縮桿和剛性擋墻之間，可阻止剛性擋墻在其平行平面內發生轉動，借助于電機動力荷載可實現剛性擋墻平移變位。