一种模拟基坑降水的试验装置及方法

一种模拟基坑降水的试验装置及方法
1.技术领域
2.本发明涉及一种模拟基坑降水的试验装置及方法，属土木工程技术领域。


背景技术：

3.随着城市化建设的快速发展，用地紧缺问题日益凸显，地下空间的开发与利用成为了解决地面空间不足的重要措施，与此同时各类基坑工程在城市中不断涌现。在富水地层中，基坑工程的开挖需要保持坑内干燥，以防止流砂、管涌现象的发生，同时方便施工作业的顺利实施，因此降水成为基坑工程中必不可少的工序。目前针对降水所引起的地表沉降，邻近建（构）筑物变形以及降水效率的研究较少，尤其是在模型试验方面。
4.因此，设计出一种可用于开展基坑降水试验的装置及方法是一个具有理论意义的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，为了解决开展基坑降水的试验研究，提出一种模拟基坑降水的试验装置及方法。
6.本发明实现的技术方案如下，一种模拟基坑降水的试验装置，包括注水装置、监测装置和排水装置；还包括模型箱、支腿式有机玻璃滤板和围护结构有机玻璃板。
7.所述模型箱为长方体箱式结构，在所述模型箱的长度方向，由支腿式有机玻璃滤板和围护结构有机玻璃板垂直于模型箱的长侧面和底面，将所述模型箱分成三部分，从左至右分别为注水区、渗水区和基坑模拟区；所述注水装置位于注水区左侧，通过水管与模型箱连接；所述排水装置位于基坑模拟区右侧，通过水管与pvc管连接；监测装置由计算机、千分表、土压力盒和观测井组成，千分表、观测井均布置在渗水区以及基坑模拟区；土压力盒布置在模拟围护结构有机玻璃板两侧，通过线路与计算机连接。
8.所述模型箱四周沿长度方向的一侧面由钢板与有机玻璃组成，上部为钢板，下部为有机玻璃板，以便观察；所述模型箱的另外三个侧面为钢板。
9.所述模型箱沿长度方向内壁两侧对称各设置两条相互平行的凹槽；底部也设置两条相互平行的凹槽，其目的在于便于支腿式有机玻璃滤板在模型箱中沿模型箱长度移动，调节注水区的范围。
10.所述支腿式有机玻璃滤板上部由两块长条形钢板固定，长条形钢板分别与模拟箱内壁凹槽采用螺丝固定。
11.所述支腿式有机玻璃滤板下部被两块倒角式钢板固定，倒角式钢板分别模型箱底部凹槽采用螺丝固定。
12.所述长条形钢板与倒角式钢板均可拆卸，起到调节注水区与渗水区的范围以及更换不同支腿式有机玻璃滤板，达到模型箱循环利用的作用。
13.一种模拟基坑降水的试验方法，包括以下步骤：（1）在渗水区以及基坑模拟区填土至试验所需高度。
14.（2）在填土过程中将所需的试验仪器千分表、传感器、土压力盒、水位计、监测井布置在特定的位置。
15.（3）填土完成后，通过注水装置往注水区注水，直到渗水区与基坑模拟区的水位达到土体表面后，停止注水，放置24小时后，填补沉降后的土体高度，达到试验要求。
16.（4）通过排水装置，进行降水试验，通过监测仪器记录数据。
17.（5）试验结束后，将长条形钢板与倒角式钢板拆除，移出支腿式有机玻璃滤板，分类放置，并分析数据。
18.本发明的有益效果在于，本发明采用模拟基坑降水的试验装置及方法，对实际工程项目的地基土体进行模型试验，模拟在降水的情况下围护结构变形、地表沉降、坑外水位变化等情况，可为实际工程提供更为准确的试验数据并且为降水井布置方式的优化提供室内模型数据的支持。本发明可根据不同工程需要，通过拆卸本试验装置的长条形钢板与倒角式钢板调节注水区与渗水区的范围，以及更换不同的支腿式有机玻璃滤板，达到模型箱循环利用的作用。
附图说明
19.图1是本发明的试验装置的主视图；图2是本发明的试验装置的左视图；图3是本发明的试验装置的俯视图；图4是本发明的支腿式有机玻璃滤板的正视图；图5是本发明的支腿式有机玻璃滤板的左视图；图6是本发明的长条形钢板的主视图；图中，1为角钢外框；2为钢板；3为有机玻璃；4为注水区；5为渗水区；6为基坑模拟区；7为支腿式有机玻璃滤板；8为模型箱底部凹槽；9为围护结构有机玻璃板；10为倒角式钢板；11为长条形钢板；12为模型箱内壁凹槽。
20.具体实施方式
21.本发明的具体实施方式如图1-6所示。
22.本实施例一种模拟基坑降水的试验装置，包括注水装置、监测装置和排水装置；还包括模型箱、支腿式有机玻璃滤板7和围护结构有机玻璃板9。
23.所述模型箱为长方体箱式结构，在所述模型箱的长度方向，由支腿式有机玻璃滤板7和围护结构有机玻璃板9垂直于模型箱的长侧面和底面，将所述模型箱分成三部分，从左至右分别为注水区4、渗水区5和基坑模拟区6；所述注水装置位于注水区左侧，通过水管与模型箱连接；所述排水装置位于基坑模拟区右侧，通过水管与pvc管连接；监测装置由计算机、千分表、土压力盒和观测井组成，千分表、观测井均布置在渗水区以及基坑模拟区；土压力盒布置在模拟围护结构有机玻璃板两侧，通过线路与计算机连接。
24.模型箱沿长度方向一侧采用钢板2加有机玻璃3的组合而成，如图1所示，便于观测
土体变形以及水位变化；模型箱的其它三个侧面采用钢板；模型箱四周采用角钢1加固，防止模型箱在加入土体及水后产生变形。
25.模型箱沿长度方向内壁两侧对称各设置两条凹槽12，底部也设置两条凹槽8；如图3所示。
26.支腿式有机玻璃滤板7上部被两块长条形钢板11固定，长条形钢板11与模拟箱内壁凹槽12采用螺丝固定，如图4所示。
27.支腿式有机玻璃滤板7下部被两块倒角式钢板10固定，倒角式钢板10与模型箱底部凹槽8采用螺丝固定。
28.长条形钢板11与倒角式钢板10均可拆卸，起到调节注水区4与渗水区5的范围以及更换不同的支腿式有机玻璃滤板7的作用，如图5示。
29.本实施例一种模拟基坑降水的试验方法，包括以下步骤：（1）在渗水区5以及基坑模拟区6填土至试验所需高度。
30.（2）在填土过程中将所需的试验仪器千分表、传感器、土压力盒、水位计、监测井布置在特定的位置。
31.（3）填土完成后，通过注水装置往注水区4注水，直到渗水区5与基坑模拟区6的水位达到土体表面后，停止注水，放置24小时后，填补沉降后的土体高度，达到试验要求。
32.（4）通过排水装置，进行降水试验，通过监测仪器记录数据。
33.（5）试验结束后，将长条形钢板与倒角式钢板拆除，移出支腿式有机玻璃滤板7，分类放置，并分析数据。


技术特征：
1.一种模拟基坑降水的试验装置，包括注水装置、监测装置和排水装置，其特征在于，所述装置还包括模型箱、支腿式有机玻璃滤板和围护结构有机玻璃板；所述模型箱为长方体箱式结构，在所述模型箱的长度方向，由支腿式有机玻璃滤板和围护结构有机玻璃板垂直于模型箱的长侧面和底面，将所述模型箱分成三部分，从左至右分别为注水区、渗水区和基坑模拟区；所述注水装置位于注水区左侧，通过水管与模型箱连接；所述排水装置位于基坑模拟区右侧，通过水管与pvc管连接；监测装置由计算机、千分表、土压力盒和观测井组成，千分表、观测井均布置在渗水区以及基坑模拟区；土压力盒布置在模拟围护结构有机玻璃板两侧，通过线路与计算机连接。2.根据权利要求1所述的一种模拟基坑降水的试验装置，其特征在于，所述模型箱四周沿长度方向的一侧面由钢板与有机玻璃组成，上部为钢板，下部为有机玻璃板，以便观察；所述模型箱的另外三个侧面为钢板。3.根据权利要求1所述的一种模拟基坑降水的试验装置，其特征在于，所述模型箱沿长度方向内壁两侧对称各设置两条相互平行的凹槽；底部也设置两条相互平行的凹槽，其目的在于便于支腿式有机玻璃滤板在模型箱中沿模型箱长度移动，调节注水区的范围。4.根据权利要求1所述的一种模拟基坑降水的试验装置，其特征在于，所述支腿式有机玻璃滤板上部由两块长条形钢板固定，长条形钢板分别与模拟箱内壁凹槽采用螺丝固定。5.根据权利要求1所述的一种模拟基坑降水的试验装置，其特征在于，所述支腿式有机玻璃滤板下部被两块倒角式钢板固定，倒角式钢板分别模型箱底部凹槽采用螺丝固定。6.根据权利要求1所述的一种模拟基坑降水的试验装置，其特征在于，所述长条形钢板与倒角式钢板均可拆卸，起到调节注水区与渗水区的范围以及更换不同支腿式有机玻璃滤板，达到模型箱循环利用的作用。7.采用如权利要求1-5所述模拟基坑降水试验装置的一种模拟基坑降水的试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）在渗水区以及基坑模拟区填土至试验所需高度；（2）在填土过程中将所需的试验仪器千分表、传感器、土压力盒、水位计、监测井布置在特定的位置；（3）填土完成后，通过注水装置往注水区注水，直到渗水区与基坑模拟区的水位达到土体表面后，停止注水，放置24小时后，填补沉降后的土体高度，达到试验要求；（4）通过排水装置，进行降水试验，通过监测仪器记录数据；（5）试验结束后，将长条形钢板与倒角式钢板拆除，移出支腿式有机玻璃滤板，分类放置，并分析数据。

技术总结
一种模拟基坑降水的试验装置及方法，所述装置包括模型箱、支腿式有机玻璃滤板（7）、围护结构有机玻璃板（9）、监测装置和注水装置等。所述模型箱的长度方向，由支腿式有机玻璃滤板和围护结构有机玻璃板垂直于模型箱的长侧面和底面，将所述模型箱分成三部分，从左至右分别为注水区（4）、渗水区（5）和基坑模拟区（6）；模型箱底部设置两条相互平行的凹槽（8）。本发明采用模拟基坑降水的试验装置及方法，对实际工程项目的地基土体进行模型试验，模拟在降水的情况下围护结构变形、地表沉降、坑外水位变化等情况，可为实际工程提供更为准确的试验数据并且为降水井布置方式的优化提供室内模型数据的支持。的支持。的支持。


技术研发人员：黄展军 蒋亚龙 何小辉 彭俊仁 夏明 王安华 罗程 夏雪勤 曾云嵘 刘昆 李懿娴 徐长节 管凌霄
受保护的技术使用者：南昌轨道交通集团工程技术咨询有限公司 华东交通大学
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/2/28