[實(shí)用新型]基坑柔性擋墻墻后有限黏性土主被動(dòng)土壓力模型試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922125843.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211401942U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉美麟;胡振中;劉樹(shù)亞;陳湘生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院;深圳市地鐵集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/24;G01N33/24
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本實(shí)用新型提供一種基坑柔性擋墻墻后有限黏性土主被動(dòng)土壓力模型試驗(yàn)裝置，包括：試驗(yàn)臺(tái)架單元，包括固定鋼架、嵌固于固定鋼架內(nèi)的模型箱和透明活動(dòng)擋板，模型箱內(nèi)裝有與原型黏性土物理力學(xué)性質(zhì)加權(quán)平均值等比例相似的模型用黏性土；加卸載單元，包括至少五道位移控制手柄、反力裝置及連帶的模型墻，位移控制手柄均勻設(shè)置在模型墻的埋深方向，位移控制手柄的一側(cè)支架固定在反力裝置上，另一側(cè)與模型墻固定連接；接觸式及非接觸式監(jiān)測(cè)單元，接觸式監(jiān)測(cè)單元包括：微型土壓力計(jì)，微型位移計(jì)；非接觸式監(jiān)測(cè)單元包括PIV監(jiān)測(cè)單元。可得到多種有限土體寬度條件下，柔性圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻后軟弱黏性土主被動(dòng)土壓力和位移規(guī)律及大小。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基坑有限土體主被動(dòng)土壓力及其位移的室內(nèi)模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基坑柔性擋墻墻后有限黏性土主被動(dòng)土壓力模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，對(duì)于深大基坑工程而言，室內(nèi)物理模型試驗(yàn)作為一種真實(shí)而直觀的研究手段，根據(jù)一定的相似原理對(duì)特定的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行縮尺研究，能避開(kāi)數(shù)學(xué)和力學(xué)上的困難，在較短的時(shí)間內(nèi)直觀地反映基坑開(kāi)挖引起的地層應(yīng)力狀態(tài)和變形規(guī)律，為工程人員進(jìn)行科學(xué)研究所采用的主要方法之一。基于室內(nèi)相似模型試驗(yàn)的方法，研究鄰近既有建(構(gòu))筑物的軟黏土中基坑工程力學(xué)特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)、墻后有限土體寬度等多方面因素對(duì)深基坑工程變形、受力和失穩(wěn)破壞的影響，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值和參考意義。

而現(xiàn)有的基坑工程室內(nèi)模型試驗(yàn)基本上以砂性土為主，用于模擬基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋板為在模型試驗(yàn)裝置底部裝有滾動(dòng)軸承的剛性模型墻，用油缸的三個(gè)柱塞模擬內(nèi)支撐，且大多數(shù)只能模擬被動(dòng)土壓力的情況。模型箱和加載裝置準(zhǔn)備完成后，試驗(yàn)開(kāi)始，油缸加速到要求的模型率N后穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，打開(kāi)一次電磁閥，使油缸排油，油壓減小，則砂性土壓力迫使剛性模型墻推著柱塞后移一段微小位移，該位移大小無(wú)法準(zhǔn)確控制。穩(wěn)定后對(duì)模型拍照，并記錄位移計(jì)和墻體測(cè)力板的讀數(shù)。然后再排油，穩(wěn)定后再拍照和記錄。依次循環(huán)，不斷給出位移，直至模型破壞，試驗(yàn)結(jié)束。

現(xiàn)有基坑工程土壓力室內(nèi)模型試驗(yàn)中，最主要、最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題包括：

(1)相似填土不具有代表性：現(xiàn)有的土壓力室內(nèi)模型試驗(yàn)中，大多針對(duì)干砂性土進(jìn)行研究。而多數(shù)地區(qū)地層軟弱黏性土層厚度較大，具有高孔隙比、高含水率、高壓縮性和低滲透性等特點(diǎn)，土體強(qiáng)度較低，塑性較大。軟黏土受施工擾動(dòng)的影響，應(yīng)力應(yīng)變會(huì)發(fā)生較大變化，抗剪強(qiáng)度與工程開(kāi)挖支護(hù)的時(shí)機(jī)和土體飽和度關(guān)系密切。隨著剪應(yīng)變的增加，黏性土先有微小的剪縮，后表現(xiàn)為剪脹，隨后體應(yīng)變保持恒定，表現(xiàn)為應(yīng)變軟化現(xiàn)象，與砂性土有顯著不同，土體破壞主要表現(xiàn)為墻土之間的滑移破壞和剪切滑動(dòng)帶破壞。相似黏性土的制備給相似模型材料配制造成一定困難。

(2)現(xiàn)有模型墻所用的剛性擋板不能模擬真實(shí)情況：現(xiàn)實(shí)情況中的基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況復(fù)雜，不僅會(huì)發(fā)生剛體偏轉(zhuǎn)，還有內(nèi)凸型變形和復(fù)合型變形等，與地層條件和支護(hù)水平有關(guān)。而現(xiàn)有的室內(nèi)模型試驗(yàn)中所采用的剛性擋板，均不能考慮基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)柔性變形的影響。

(3)模型箱尺寸不能靈活調(diào)整：為了模擬基坑工程墻后有限土體寬度的影響，模型箱寬度須可以根據(jù)有限土體寬度需求靈活調(diào)整，而現(xiàn)有基坑工程室內(nèi)模型試驗(yàn)所用的模型箱，大多尺寸固定，無(wú)法對(duì)有限土體寬度的影響規(guī)律進(jìn)行研究。

次要問(wèn)題包括：采用油缸加載的方式無(wú)法模擬基坑主動(dòng)土壓力的情況，對(duì)柱塞受力和位移的控制效果較差；由于拍照手段和傳感器的限制，測(cè)量誤差較大。

現(xiàn)有基坑工程土壓力室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行了較多簡(jiǎn)化，與實(shí)際情況不符，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)裝置不能準(zhǔn)確模擬實(shí)際情況。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基坑柔性擋墻墻后有限黏性土主被動(dòng)土壓力模型試驗(yàn)裝置。

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下所述：