一种淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及基坑工程技术领域，特别是涉及一种模拟在淤泥复合地层环境进行基坑开挖的效应试验装置。


背景技术：

2.沿海地区有许多地方会在地质历史和地质环境等多重作用下形成淤泥复合地层。这种地层具有软土的低强度、高含水率、高压缩性等特点，在其中进行基坑开挖会产生巨大的扰动，对周围环境的安全存在严重影响。为此，在淤泥复合地层进行基坑开挖前，需要进行相关的模拟试验，以厘清开挖过程中的影响范围和影响程度，为基坑安全控制提供参考。但由于淤泥复合地层的复杂性，目前的模拟试验多为数值模拟，该种模拟方式对基坑开挖过程进行了一定简化，由此会削弱计算结果的可靠性。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，以通过物理模型试验开展淤泥复合地层地区深基坑开挖效应研究，从而提高模拟试验的准确性。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，包括用于装载复合土层的观察箱、用于模拟基坑开挖支护结构的支护模型、以及用于模拟降水井的降水井模型；所述支护模型设置于观察箱的复合土层内，降水井模型则设置于支护模型内的复合土层内，支护模型的外壁设有若干条沿竖向设置的光纤应变传感器和若干个土压传感器。
5.所述的淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，观察箱由半透明或透明材质制作而成，如有机玻璃；另外，有用于支护模型内壁的内支撑模型，内支撑模型水平设置且端部与支护模型的内壁相抵。
6.本实用新型技术方案，观察箱采用有机玻璃制作，以便于其内部情况的观察；在进行模拟试验前，先在观察箱的底部根据试验环境以分层的方式填实一定厚度的复合土层，然后将支护模型放入观察箱内，且支护模型的外壁根据试验设置所需的光纤应变传感器和土压传感器，再根据试验需要在支护模型的内、外范围分层填实复合土层至预设的基坑底部线附近，接着在支护模型的内部放入降水井模型，待放置稳定后继续分层填实复合土层至观察箱顶部，并露出支护模型和降水井模型的顶端，此后即可进行开挖效应试验。试验时，先将光纤应变传感器和土压传感器与数据采集设备连接，然后往支护模型内、外的复合土层均匀、缓慢至注入水液，直至水液渗入预设的地下水位线以下；接着，用微型抽水泵对降水井模型内部的水进行抽排，直至降水井模型内的水位低于基坑底部线后停止抽水，并通过数据采集设备收集该过程中支护模型的变形数据和土压力数据；然后，在支护模型内向下开挖复合土层，并在开挖过程中继续采集支护模型的变形数据和土压力数据，同时，随着开挖的进行，根据试验需要从上至下间隔地安装适当的内支撑模型，直至基坑开挖完成，再对试验过程中采用的数据进行分析，以准确地厘清开挖过程中的影响范围和影响程度，
为基坑安全控制提供参考。通过该种淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，可以形成有效的物理模型试验，从而更加方便、准确地开展淤泥复合地层地区深基坑开挖效应研究，这有利于提高模拟试验的准确性，对在淤泥复合地层的基坑开挖提供更好的指导，提高基坑开挖的安全性。
附图说明
7.图1为淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置的结构示意图。
8.图2为淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置的剖视结构示意图。
具体实施方式
9.下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
10.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向
……
），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
11.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
12.本实用新型提出一种淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置。
13.本实用新型实施例中，淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置包括用于装载复合土层的观察箱1、用于模拟基坑开挖支护结构的支护模型2以及用于模拟降水井的降水井模型3；所述支护模型2设置于观察箱1的复合土层内，降水井模型3则设置于支护模型2内的复合土层内，支护模型2的外壁设有若干条沿竖向设置的光纤应变传感器4和若干个土压传感器5。
14.所述的淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，观察箱1由半透明或透明材质制作而成，如有机玻璃；另外，有用于支护模型2内壁的内支撑模型6，内支撑模型水平设置且端部与支护模型的内壁相抵，且多个内支撑模型6沿竖向间隔设置于支护模型2内。还有，有六个所述的降水井模型3均匀设置于支护模型2内，且降水井模型3的底部设置于基坑底部线下方。
15.所述的淤泥复合地层基坑开挖效应试验装置，支护模型2各个外壁面均设置有光纤应变传感器4和土压传感器5，且同一侧的外壁面沿水平方向间隔设有若干条竖直设置的光纤应变传感器4，与各条光纤应变传感器4相邻处又沿竖向间隔设置有若干个土压传感器5，以准确测量支护模型各个位置的变形数据和土压力数据。
16.在本实用新型实施例中，所述降水井模型3为筒状，由强度较高的材料（如钢、工程塑料或者碳纤维等材料）制成，降水井模型3的周壁和/或底壁成型有若干个水孔（未图示），以隔绝土体进入降水井内部的同时供水进出降水井模型3，所述水孔优选呈网状分布。
17.在本实用新型实施例中，如图1、2所示，观察箱采用有机玻璃制作，以便于其内部情况的观察；观察箱内填入复合土层10以模拟淤泥复合地层，并用支护模型和降水井模型模拟真实基坑开挖所需的支护结构和降水井，同时在复合土层内预设模拟的基坑底部线20和地下水位线30。
18.在进行模拟试验前，先在观察箱的底部根据试验环境以分层的方式填实一定厚度的复合土层，然后将支护模型放入观察箱内，且支护模型的外壁根据试验设置所需的光纤应变传感器和土压传感器，再根据试验需要在支护模型的内、外范围分层填实复合土层至预设的基坑底部线附近，接着在支护模型的内部放入降水井模型，待放置稳定后继续分层填实复合土层至观察箱顶部，并露出支护模型和降水井模型的顶端，此后即可进行开挖效应试验。试验时，先将光纤应变传感器和土压传感器与数据采集设备连接，然后往支护模型内、外的复合土层均匀、缓慢至注入水液，直至水液渗入预设的地下水位线以下；接着，用微型抽水泵对降水井模型内部的水进行抽排，直至降水井模型内的水位低于基坑底部线后停止抽水，并通过数据采集设备收集该过程中支护模型的变形数据和土压力数据；然后，在支护模型内向下开挖复合土层，并在开挖过程中继续采集支护模型的变形数据和土压力数据，同时，随着开挖的进行，根据试验需要从上至下间隔地安装适当的内支撑模型，直至基坑开挖完成，再对试验过程中采用的数据进行分析，以准确地厘清开挖过程中的影响范围和影响程度，为基坑安全控制提供参考。
19.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。