可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置及方法与流程

本发明涉及基坑工程技术领域，特别是涉及一种可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置及方法。

背景技术：

随着城市化的发展，高层建筑物、地下综合体、地铁车站开始大规模的兴建。与此相伴的是基坑的大规模开挖。由基坑开挖引起的对基坑周边重要建筑物与周边环境的影响问题也越发的突出。

目前，由基坑开挖引起的挡墙变位对墙后土体影响的计算还没有理论的数值解，利用经验法或有限元计算有一定的误差，或因设计保守而造成材料的浪费、亦或存在安全隐患。而通过现场的监控量测将开挖对墙后土的影响限定在可接受范围内，则需要投入大量的人力物力保证实时的反馈调节。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的上述技术问题，本发明公开了一种可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形情况的试验装置，用以模拟实际基坑工程开挖中地连墙变形对周围环境的影响，旨在解决实际工程中地连墙变形造成的安全隐患，并达到经济化的效果。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置，该装置包括模型箱和土体隔板；模型箱的顶部及竖向一侧均设有开口，在模型箱的竖向开口处设有可移动挡板；所述土体隔板将模型箱分为左右两个可调整宽度的模拟仓室，其中可移动挡板与土体隔板之间的左侧仓室为模拟的基坑室，土体隔板与模型箱右侧壁之间的右侧仓室为土体室；

所述土体隔板的前后两端伸出至所述模型箱的外侧且通过多个位移螺丝固定，土体隔板的左右侧均设有螺丝固定孔板，所述螺丝固定孔板上从上至下设有多个与位移螺丝配合的螺纹孔，所述位移螺丝的端部贯通螺丝固定孔板并顶持在土体隔板的两侧；实验时，可以通过调整某个或多个位移螺丝的转动圈数，来调节该位移螺丝所对应土体隔板的水平位移。

进一步的，所述土体隔板包括支护板以及贴附在支护板两侧的接触面模拟材料，用于模拟基坑挡墙与土体之间的接触。

进一步的，所述模型箱的前后侧壁上设有装配土体隔墙用的槽位；所述槽位的宽度大于土体隔板的宽度，在模型箱与两侧接触面模拟材料之间空隙处填充有同等厚度的弹性隔挡。

进一步的，所述可移动挡板的前后两端均固定有多个纵向分布的定位插销；在模型箱的前后侧壁上均设有多列定位插销孔，每一列定位插销孔与可移动挡板上的定位插销位置对应。

进一步的，所述位移螺丝选用导程较小的六角头螺丝，在一定高度处土体隔板的位移可由位于相同高度处的位移螺丝转动的圈数乘以导程得到。

进一步的，支架将千分表作用在的所述土体隔板的指定位置上通过支架设有千分表，用于指导对应位移螺丝的旋转圈数。

更进一步的，上述可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤1、根据所要研究的基坑，将可移动挡板固定在合适的定位插销孔处，并在模拟的基坑室和土体室内分别放入合适高度的土体，将土体整平后并拍照；

步骤2、根据实际工程采集的数据，转动相应的位移螺丝，使得土体隔板产生相应的变形，以模拟实际工程挡墙变位情况；

步骤3、对变形后的土体进行拍照，并于土体隔板还未发生变形时的照片进行对比，获得墙后土体变形情况。

本发明的有益效果如下：

本发明通过设置模拟箱，并利用土体隔板将模型箱分为左右两个模拟仓室，所述土体隔板的前后两端伸出至所述模型箱的外侧且通过多个位移螺丝固定，位移螺丝的端部顶持在土体隔板的两侧；实验时，可以通过调整某个或多个位移螺丝的转动圈数，来调节该位移螺丝所对应土体隔板的水平位移。本发明结构简单、成本低廉，用以模拟实际基坑工程开挖中地连墙变形对周围环境的影响，旨在解决实际工程中地连墙变形造成的安全隐患，并达到经济化的效果。

附图说明

图1是本发明中试验装置的三维示意图；

图2是本发明中试验装置的正视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图。

图中：1、模型箱；11、基坑室；12、土体室；2、支护板；3、接触面模拟材料；4、弹性隔挡；5、位移螺丝；6、螺丝固定孔板；7、可移动挡板；8、定位插销；9、定位插销孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1-4所示，本发明实施例提供的一种可模拟基坑挡墙变位诱发墙后土体变形的试验装置，该装置包括矩形模型箱1和土体隔板；模型箱1的顶部及左侧均为开口，在模型箱左侧开口处设有可移动挡板7；土体隔板将模型箱1分为左右两个模拟仓室，其中可移动挡板7与土体隔板之间的左侧仓室为模拟的基坑室11，土体隔板与模型箱右侧壁之间的右侧仓室为土体室12。

所述土体隔板包括支护板2以及贴附在支护板2两侧的接触面模拟材料3，用于模拟基坑挡墙与土体之间的接触。所述模型箱1的前后侧壁上设有装配土体隔墙用的槽位；所述槽位的宽度大于土体隔板的宽度，在模型箱1与两侧接触面模拟材料3之间空隙处填充有同等厚度的弹性隔挡4。作为优选的技术方案，所述模型箱1可由高强的透明玻璃构成，便之后实验观察；所述支护板2可选用等效抗弯刚度铝板；所述接触面模拟材料3可选用环氧涂层；所述弹性隔挡4可选用乳胶材料。

所述土体隔板的前后两端伸出至所述模型箱1的外侧且通过多个位移螺丝5固定，具体的，土体隔板的左右侧均设有螺丝固定孔板6，所述螺丝固定孔板6上从上至下设有多个与位移螺丝5配合的螺纹孔，所述位移螺丝5的端部贯通螺丝固定孔板6并顶持在土体隔板的两侧。实验时，可以通过调整某个或多个位移螺丝5的转动圈数，来调节该位移螺丝所对应土体隔板的水平位移。优选的,所述位移螺丝5可选用导程较小的六角头螺丝，在一定高度处土体隔板的位移可由位于相同高度处的位移螺丝5转动的圈数乘以导程得到。作为优选的技术方案，可以利用支架将千分表作用在指定高度的土体隔板上，指导旋转对应高度上的位移螺丝5。

优选的，所述可移动挡板7的前后两端均固定有多个纵向分布的定位插销8；在模型箱1的前后侧壁上均设有多列定位插销孔9，每一列定位插销孔9与可移动挡板7上的定位插销8位置对应，从而通过定位插销8与不同列定位插销孔9的配合，实现可移动挡板7的左右移动，从而满足对不同宽度基坑室的模拟需求。

本发明还公开了上述试验装置的模拟试验方法，包括如下步骤：

步骤1、根据所要研究的基坑，将可移动挡板7固定在合适的定位插销孔9处，并在模拟的基坑室11和土体室12内分别放入合适高度的土体，将土体整平后并利用相机拍照；

步骤2、可根据实际工程采集的数据，转动相应的位移螺丝5，使得土体隔板产生相应的变形，以模拟实际工程挡墙变位情况；

步骤3、对变形后的土体进行拍照，并于土体隔板还未发生变形时的照片进行对比，获得墙后土体变形情况。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。