复杂地下水环境下的基坑开挖模型试验装置

摘要

本发明公开了一种复杂地下水环境下的基坑开挖模型试验装置。包括模型箱、水箱、对称面挡土单元、基坑支护结构、承压架空层、承压水压力调节系统和量测系统；水箱设置在模型箱内的右上方；对称面挡土单元固定在模型箱上；承压架空层设置在模型箱底部；承压水压力调节系统由微型水压力变送器、有机玻璃圆筒装置和流量计组成；本发明可模拟基坑开挖过程中潜水位和承压水压力的动态变化；量测动态变化潜水位和承压水压力作用下基坑的水土压力和变形，整理相关试验数据并确定基坑受力和变形发展规律等问题，为潜水位和承压水压力动态变化等复杂地下水环境引起的基坑问题研究提供有效的试验数据支持，并对于之后理论分析模型提供依据。

主权项

一种复杂地下水环境下的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、水箱(2)、若干对称面挡土单元(3)、基坑支护结构、承压架空层(9)、承压水压力调节系统和量测系统七个部分；所述模型箱(1)由模型箱框架(1‑1)、钢化玻璃(1‑2)、模型箱底板(1‑3)、顶框(1‑4)、反力板(1‑5)和模型箱底座(1‑6)组成；所述模型箱框架(1‑1)的底部固定模型箱底板(1‑3)，前后两个侧面固定钢化玻璃(1‑2)；所述模型箱框架(1‑1)和反力板(1‑5)均固定在模型箱底座(1‑6)上，顶部通过顶框(1‑4)连接；所述模型箱(1)的右侧底部安装连通承压架空层(9)的第二通水阀门(10)，用于连接模型箱(1)和承压水压力调节系统；所述水箱(2)由带通水孔的铝板(2‑1)、条形铝板(2‑2)、水箱支架(2‑3)、水箱支架固定螺丝(2‑4)、刻度尺(2‑5)、第一通水阀门(2‑6)和第一流量计(2‑7)组成，通过水箱支架(2‑3)架设在模型箱(1)内的右上方，用于控制和观测土体中的水位变化；所述带通水孔的铝板(2‑1)表面粘贴反滤土工织物，防止水位变化过程中试验土体的流失；所述刻度尺(2‑5)粘贴在钢化玻璃(1‑2)上，可用于直接观测和记录水位变化情况；所述第一通水阀门(2‑6)设置在模型箱(1)的右侧用以连通水箱(2)和第一流量计(2‑7)；所述对称面挡土单元(3)为U型不锈钢条，通过螺栓(4)固定在模型箱框架(1‑1)上；所述U型不锈钢条之间通过H型止水橡胶条连接，U型不锈钢条与模型箱框架(1‑1)通过S型止水橡胶条连接；所述基坑支护结构包括挡土墙(5)、挡土墙支架(6)和若干支撑单元(8)；所述挡土墙(5)上部通过支架固定螺栓(7)固定挡土墙支架(6)，中部开有螺纹孔，通过螺纹孔螺纹连接安装支撑单元(8)所需的支撑固定螺栓(8‑7)，两侧开槽固定止水橡胶条(5‑1)；所述止水橡胶条(5‑1)保证挡土墙(5)移动过程中与模型箱(1)接触面不发生漏水；所述支撑单元(8)的一端具有内螺纹口，内螺纹口与支撑固定螺栓(8‑7)螺纹连接，实现支撑单元(8)的安装；所述承压架空层(9)由带通水孔的不锈钢板(9‑1)、不锈钢短柱(9‑2)和反滤土工织物(9‑3)组成；所述带通水孔的不锈钢板(9‑1)底部固定不锈钢短柱(9‑2)，放置于模型箱(1)内的模型箱底板(1‑3)上，并与模型箱(1)的四个侧面密封连接；所述带通水孔的不锈钢板(9‑1)表面粘贴反滤土工织物(9‑3)；所述承压水压力调节系统由微型水压力变送器(11)、有机玻璃圆筒装置(12)和第二流量计(13)组成；所述有机玻璃圆筒装置(12)由有机玻璃圆筒(12‑1)、有机玻璃底座(12‑2)、刻度线(12‑3)和第三通水阀门(12‑4)组成；所述有机玻璃圆筒(12‑1)固定在有机玻璃底座(12‑2)上，侧壁竖直设置刻度线(12‑3)，底部设置第三通水阀门(12‑4)；所述微型水压力变送器(11)通过三通管连接模型箱(1)和有机玻璃圆筒装置(12)，微型水压力变送器(11)可连续记录承压水的动态变化情况；所述有机玻璃圆筒(12‑1)通过第三通水阀门(12‑4)与第二流量计(13)连通，通过第二流量计(13)精确地调节有机玻璃圆筒(12‑1)内水柱高度的变化从而实现模型箱(1)内承压水的动态变化；所述量测系统包括微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器、多通道数据采集仪和数码照相机；所述微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器通过信号传输线连接多通道数据采集仪；所述数码照相机放置于模型箱正前方。