[發明專利]一種偏壓和滲流條件下狹長基坑隆起變形的模擬裝置

在審

• 申請號: 201910614519.1
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110424475A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 徐曉兵;張騰遙;邱杭鷹;胡敏云;閆自海;陳娟;彭孔曙;沈霄云
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種偏壓和滲流條件下狹長基坑隆起變形的模擬裝置，包括模型箱、基坑支護系統、偏壓加載系統、水循環與水位控制系統和監測系統；模型箱內裝有夯土，夯土內設有基坑，基坑支護系統安裝在基坑內；模型箱外裝有偏壓加載系統，偏壓加載系統對基坑外側的夯土加壓；水循環與水位控制系統對模型箱內的夯土供水，并從基坑底部排水。本發明通過自動控制模型箱內水位高度與控制基坑內側水位高度的水頭差模擬滲流條件，可以對基坑外側土體進行加壓大小、加壓距離進行實時控制，可方便地調節對擋土墻的預應力，能更真實的反映基坑工程開挖時的受力情況。

技術領域

本發明涉及一種偏壓和滲流條件下狹長基坑隆起變形的模擬裝置，特別是涉及富水條件下進行基坑開挖產生的地下水滲流與基坑存在偏壓荷載進行基坑開挖的模型試驗裝置；可用于模擬實際基坑開挖步驟，模擬基坑穩定滲流、偏壓、滲流偏壓耦合三種工況；可監測基坑開挖過程中圍護結構的位移與變形、水土壓力的變化與開挖完成基坑底部土體隆起變形問題。

背景技術

在實際工程中基坑開挖，由于周邊各種超載或者基坑內外差產生的水頭差，使坑底產生塑性隆起導致基坑隆起破壞，使得工程發生安全問題，并造成嚴重的經濟損失。

現今規范雖然有對基坑抗隆起的計算要求說明，但是設計計算的原理簡單，并沒有考慮到基坑周邊的壓載、滲流以及偏壓滲流的耦合的因素對基坑的隆起變形影響。設計計算方法要考慮到上述的問題，就必須對偏壓、滲流以及滲流偏壓的耦合作用對基坑隆起變形的機理和規律有認識。目前對于數值軟件計算是對工程實例模型進行的一種簡化，并且所需的土體本構參數很難精確測得，因此對結果影響很大，參考性較低。而由于工程現場條件不可控因素太多，并且對于基坑底部土體隆起位移大多都是通過檢測格構柱的位移作為土體隆起位移，對于現場監測的數據有時根本無法真正獲取。

基坑室內縮尺模型試驗可控性強，所得的數據也可根據縮尺比反算出實際工程基坑變形受力情況。但目前沒有學者考慮過偏壓與滲流耦合的模型試驗。目前對于偏載模型試驗多數為堆載重物，這樣費時費力，可調性差，無法很好實施偏壓大小與偏壓距離的影響；對于基坑滲流模型試驗大多通過人為控制水位差，也須花費大量時間不斷去調整；在模擬基坑開挖的過程大多數通過預先安設支撐，這樣無法真實模擬實際開挖過程中基坑的受力和變形情況。在模型試驗中對于基坑隆起變形的監測并沒有可參考的方法，而對隆起變形的準確監測是試驗數據的關鍵之一。

因此設計一種可操作性強，可模擬基坑不同分步開挖方案下，不同類型偏壓場和滲流場單獨及耦合作用，用來準確評價偏壓與滲流條件下基坑隆起變形對基坑支護結構的設計具有重要意義。

發明內容

為了克服現上述現有的技術不足，本發明的目的在于提供了一種偏壓和滲流條件下狹長基坑隆起變形的模擬裝置。

本發明可以模擬基坑不同分步開挖方案下，不同類型偏壓場和滲流場單獨及耦合作用下的坑底隆起變形，并監測三種工況下圍護結構彎矩及變形、水土壓力變化和基坑底部隆起位移，為研究偏壓和滲流條件下基坑隆起的變形規律、分析方法及抗隆起穩定性措施提供關鍵信息和參數。

本發明所采用的技術方案是：

一種偏壓和滲流條件下狹長基坑隆起變形的模擬裝置，其特征在于：包括模型箱(1)、基坑支護系統(2)、偏壓加載系統(3)、水循環與水位控制系統(4)和監測系統(5)；模型箱(1)內裝有模型土，模型土內設有基坑，基坑支護系統(2)安裝在基坑內；模型箱(1)外裝有偏壓加載系統(3)，偏壓加載系統(3)對基坑外側的模型土加壓；水循環與水位控制系統對模型箱(1)內的模型土供水，并從基坑底部排水，以模擬基坑的滲流；

所述偏壓加載系統(3)的立柱(3-5)設立在模型箱(1)外，架設在立柱(3-5)上的反力梁(3-4)橫跨基坑上方，千斤頂(3-6)可在反力梁(3-4)上移動，通過第一螺栓(3-7)與鋼板(3-3)連接固定在反力梁上(3-4)，千斤頂(3-6)的頂升部連接荷載傳遞板(3-8)；