[發(fā)明專利]基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置及模擬方法

在審

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• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110670646A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王常明;高瑞源;劉一奧;劉瀟陽
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D17/04
• 代理公司: 11616 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙芳蕾

1.基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：包括可視化模擬箱、土體填裝裝置、多級配重加壓裝置、內(nèi)部支護(hù)裝置、結(jié)構(gòu)變形測試裝置和土壓力分布檢測盒(6)且各裝置采用采用模塊化拼裝的方式進(jìn)行組合安裝，所述土體填裝裝置、多級配重加壓裝置安裝在所述可視化模擬箱的正上方，所述內(nèi)部支護(hù)裝置按照模擬要求布置在所述可視化模擬箱的內(nèi)側(cè)，所述結(jié)構(gòu)變形測試裝置安裝在所述可視化模擬箱的頂部以及內(nèi)部支護(hù)裝置上，所述土壓力分布檢測盒(6)均勻安裝在所述內(nèi)部支撐裝置中設(shè)置在可視化模擬箱中的部分上；所述結(jié)構(gòu)變形測試裝置、土壓力分布檢測盒(6)外接信號接收設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述可視化模擬箱的前側(cè)擋板采用高強(qiáng)度鋼化玻璃(101)，所述可視化模擬箱的左側(cè)擋板(102)、右側(cè)擋板(103)、后側(cè)擋板(104)中的全部或部分設(shè)置有活動擋板(105)，所述活動擋板(105)采用上下活動的方式嵌合在所述左側(cè)擋板(102)、右側(cè)擋板(103)、后側(cè)擋板(104)并由可視化模擬箱頂端抽出或插入。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述土體填充裝置包括滑動導(dǎo)軌(201)、撒土箱(202)，所述滑動導(dǎo)軌(201)水平安裝在所述可視化模擬箱的頂端且包括平行設(shè)置的兩組，所述撒土箱(202)通過滾輪(203)以相對滑動導(dǎo)軌(201)運動的方式安裝在所述滑動導(dǎo)軌(201)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述多級配重加壓裝置包括多塊呈線性增加的配重荷載(301)以及承壓板(302)，所述配重荷載(301)根據(jù)測試條件進(jìn)行組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述內(nèi)部支護(hù)裝置包括冠梁(401)、腰梁(402)、監(jiān)測樁體(403)以及內(nèi)支撐(404)，所述冠梁(401)設(shè)置在所述可視化模擬箱的頂端，所述監(jiān)測樁體(403)包括多組且均豎直固定在所述冠梁(401)的下表面，相鄰所述監(jiān)測樁體(403)的相對側(cè)壁等高位置處安裝有所述腰梁(402)且相對的腰梁(402)之間通過內(nèi)支撐(404)固定連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述冠梁(401)與監(jiān)測樁體(403)的連接方式、所述腰梁(402)與監(jiān)測樁體(403)的連接方式、所述腰梁(402)與內(nèi)支撐(404)的連接方式均通過螺釘、螺母的固定連接，所述監(jiān)測樁體(403)采用PVC管，所述冠梁(401)采用木材材質(zhì)，所述腰梁(402)采用鐵片，所述內(nèi)支撐(404)采用空心鐵管。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)變形測試裝置包括進(jìn)行地表沉降檢測用的百分表(501)和進(jìn)行樁體水平向位移檢測用的位移傳感器(502)，所述百分表(501)通過橫梁(503)固定安裝在所述可視化模擬箱的頂端且所述橫梁(503)安裝在所述冠梁(401)上，所述位移傳感器(502)豎直均勻排列固定安裝在所述監(jiān)測樁體(403)的表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述內(nèi)部支護(hù)裝置、結(jié)構(gòu)變形測試裝置、土壓力分布檢測盒(6)根據(jù)特定的模擬測試進(jìn)行對應(yīng)的結(jié)構(gòu)布置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置，其特征在于：所述土壓力分布檢測盒(6)豎直均勻排列安裝在所述監(jiān)測樁體(403)的外表面，所述百分表(501)、位移傳感器(502)、土壓力分布檢測盒(6)與所述外界信號接收設(shè)備相連接。

10.基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)變形與土壓力模擬監(jiān)測裝置的模擬方法，其特征在于，具有如下步驟：

(1)材料的填裝

根據(jù)相似理論配置與所研究基坑區(qū)域的土質(zhì)相似材料作為填裝材料，拼裝可視化模擬箱的各側(cè)活動擋板(105)，組裝完整的可視化模擬箱，安裝撒土箱(202)，保證撒土箱(202)沿滑動導(dǎo)軌(201)滑動以實現(xiàn)填裝材料的均勻撒放，根據(jù)所需密實度對填裝材料進(jìn)行壓實，并留出開挖區(qū)域布置內(nèi)部支護(hù)裝置；

(2)各模塊的拼裝及模型構(gòu)建

用冠梁(401)固定各個監(jiān)測樁體(403)，并用螺釘和螺母固定腰梁(402)，固定時保持科學(xué)的監(jiān)測樁體(403)間距和腰梁(402)間距；將土壓力分布檢測盒(6)和位移傳感器(502)固定在檢測樁體上，根據(jù)精度需求調(diào)整布置數(shù)量，固定完成后進(jìn)行調(diào)零，將固定好的排樁插入壓實的填裝材料中，繼續(xù)撒填裝材料，直到?jīng)]過監(jiān)測樁體(403)的頂部并在填裝材料表面鋪設(shè)木板；布置多級配重加壓裝置與結(jié)構(gòu)變形測試裝置的橫梁(503)與百分表(501)，保證百分表(501)探頭與填裝材料表面布置的平滑木板良好接觸；

(3)施工模擬與內(nèi)部支護(hù)裝置的評價

開始進(jìn)行開挖施工，與實際工程保持一致進(jìn)行多次開挖，開挖到指定位置進(jìn)行內(nèi)支撐(404)的布置與連結(jié)，每次開挖時抽掉對應(yīng)位置的木板，進(jìn)行分段開挖；通過結(jié)構(gòu)變形測試裝置與土壓力分布檢測盒(6)可獲得整個施工過程中的各個階段的地表沉降、監(jiān)測樁體(403)前后的土壓力分布和監(jiān)測樁體(403)的水平位移，從而對整個內(nèi)部支護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行評價預(yù)測。