一种坑底隆起量测量的试验装置及测试方法

本发明涉及一种坑底隆起量测量的试验装置及测试方法。

背景技术：

1、模型试验就是按比例缩小了整个场地的一些地形地貌并且对各种变量进行控制然后记录最终获取实验结果，这种试验的优点在于可以直观的复制现实情况后直接获取成果，不用在实地进行复杂的全尺寸试验，经济且更容易控制试验条件。其中，基坑的模型试验是目前研究基坑的力学变形特性的重要试验手段。可通过比对基坑开挖前后的变形规律、试验过程中模型的土压力分布等，分析基坑开挖过程中的基坑受力和变形特性。

2、同时，在基坑土方开挖过程中，坑底隆起是基坑工程的重要参考指标，它反映基坑开挖过程中的稳定性，同时用于预测基坑围护变形的可能发展趋势，为基坑的安全性分析提供可靠支撑。但是在一般的基坑模型试验中，因为缺少测量坑底隆起量的试装置，一般通过将坑内土体开挖完成之后架设数显百分表在坑底土上测量坑底隆起量，但这个测量方法忽略了在随着基坑开挖过程中的坑底土体隆起量，测量结果将小于实际上的开挖过程中坑底隆起量。因此，在基坑模型试验中，为实现基坑开挖过程中坑底隆起量的测量，设计一种坑底隆起量测量的试验装置具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有基坑模型试验测量坑底隆起量的方法不够科学、装置缺乏，本发明提出一种结构简单、操作方便、可以测量不同深度的位置、且测量数据真实可靠的坑底隆起量测量试验装置及测试方法。

2、本发明所述的一种坑底隆起量测量的试验装置，其特征在于：包括模型箱、导向滑动机构和数套测距装置；

3、所述的模型箱具有顶部敞开的测试腔，测试腔的腔壁上支撑有边界架；测试腔内活动设置有n块从下到上间隔排布的位置分隔板，各个位置分隔板通过填装于测试腔内的土体支撑，所述的位置分隔板的上表面间隔设有数个测量位点；n为正整数；

4、所述的导向滑动机构包括支撑梁和滑动轨道，所述的支撑梁沿测试位点的排列方向水平架设于模型箱的顶部，所述支撑梁的底部设有沿支撑梁的长度方向布置的通槽；滑动轨道安装于通槽内，滑动轨道上设有数个观测点，且观测点与每块位置分隔板上的测试位点均对应一个观测点；

5、所述的测距装置可滑动地设置于滑动轨道上，所述的测距装置包括滑动座和激光测距仪，滑动座可滑动地安装于滑动轨道上；激光测距仪可拆卸地设置于滑动座上，激光测距仪的出光口沿垂直方向布置。

6、进一步，所述的支撑梁采用工字钢制成，工字钢的凹槽作为安装滑动轨道的通槽。

7、进一步，所述的滑动座包括底座和夹板，底座的顶部配装有滑轮，底座以卡扣的方式嵌入滑动轨道中，并通过滑轮与滑动轨道滑动配合；两块所述的夹板相对设置于底座上，中间留有用于夹持激光测距仪的夹紧通道；两夹板之间设有旋钮，用于调整两夹板松紧。

8、进一步，激光测距仪为dl331100的手持激光测距仪。激光测距仪自带激光发射装置和激光接收装置，激光发射装置、激光接收装置的出光口和入光口均沿垂直方向布置，激光测距仪是利用光学原理进行距离测量的仪器。工作时激光发射装置向目标基坑射出一束激光，显示屏由激光接收装置接收目标反射的激光束，由相位延迟推算激光束从发射到接收的时间差，计算出激光测距仪到目标点的距离，由于本发明中的激光测距仪垂直安装于滑动轨道上，即从激光测距仪到目标基坑竖向(即高度方向)的垂直距离。

9、利用本发明所述的坑底隆起量测量的试验装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

10、步骤1、将导向滑动机构水平架设于模型箱的顶部，并在滑动轨道上标记数个可与位置分隔板的测试位点一一对应观测点，每个观测点上配装一套测距装置，并保持测距装置的激光检测仪射出的激光始终沿垂直方向；

11、步骤2、在模型箱内填装土体，在填埋过程中通过布置n块上下间隔设置的位置分隔板对模型箱内不同深度的土体进行定位标记，从下到上的位置分隔板依次标记为第1块、第2块，……，第i块……，第n块；每铺设一层位置分隔板，都通过激光测距仪校准位置分隔板的水平度，同时记录各个激光测距仪与位置分隔板的初始垂直距离值di-0；i为1～n之间的正整数；

12、步骤3、对模型试验的土体开展开挖试验，并在开挖过程中，记录各个激光测距仪与第i块位置分隔板之间的实际垂直距离值测量di-j；i为1～n之间的正整数；j代表位置分隔板上的测试位点的位置，取正整数；

13、步骤4、计算每块位置分隔板的各个测试位点的隆起量di-j’：

14、di-j’＝di-j-di-0    1；

15、步骤5、di-j’即是得到的模型基坑试验中各个测试位点的坑底隆起量。

16、本发明的有益效果主要表现在：

17、(1)利用水平导轨上的测距仪测量土体开挖过程中不同深度处塑料薄板和测距仪的垂直距离值，根据试验前后的垂直距离值差值，得到土体开挖引起的不同深度土体的隆起量值；测量装置通过水平导轨固定在模型箱顶端，对模型箱内的工况模拟几乎不产生影响，可还原了实际基坑工程中基坑开挖的实际情况，使模型试验贴切实际工程，具有科学性；

18、(2)在填土过程中，采用塑料薄板标记位置，因为塑料薄板的质量较轻、体积较小，可以忽略塑料薄板对土体的挤压性质影响；塑料薄板在土体中方便辨认，故可以在开挖是及时发现，适合用于土体的位置标记；薄塑料板作为激光测距时的激光反射面可以解决漫反射严重的问题，使得测得的隆起数据更加准确，更具有科学性。

19、(3)采取措施简单易操作，与传统的模型试验相比，可以测得同一深度处不同的位置的隆起量，可拟合坑底隆起曲线，测得的坑底隆起量的数据更真实，具有科学性。

技术特征：

1.一种坑底隆起量测量的试验装置，其特征在于：包括模型箱(1)、导向滑动机构(2)和数套测距装置(3)；

2.如权利要求1所述的一种坑底隆起量测量的试验装置，其特征在于：所述的滑动座(21)包括底座(211)和夹板(212)，底座(211)的顶部配装有滑轮(213)，底座(211)以卡扣的方式嵌入滑动轨道(12)中，并通过滑轮(213)与滑动轨道(12)滑动配合；两块所述的夹板(212)相对设置于底座(211)上，中间留有用于夹持激光测距仪(22)的夹紧通道；两夹板(212)之间设有旋钮(214)，用于调整两夹板(212)松紧。

3.如权利要求2所述的一种坑底隆起量测量的试验装置，其特征在于：激光测距仪(22)为dl331100的手持激光测距仪。

4.利用权利要求1～3任意一项所述的坑底隆起量测量的试验装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种坑底隆起量测量的试验装置，包括模型箱、导向滑动机构和数套测距装置；模型箱具有顶部敞开的测试腔，测试腔的腔壁上支撑有边界架；测试腔内活动设置有N块从下到上间隔排布的位置分隔板，各个位置分隔板通过填装于测试腔内的土体支撑，位置分隔板的上表面间隔设有数个测量位点；N为正整数；导向滑动机构包括支撑梁和滑动轨道，滑动轨道上设有数个观测点，观测点与每块位置分隔板上的测试位点均对应一个观测点；测距装置可滑动地设置于滑动轨道上；本发明还公开了一种测量方法。本发明的有益效果是：可以测得同一深度处不同的位置的隆起量，可拟合坑底隆起曲线，测得的坑底隆起量的数据更真实，具有科学性。

技术研发人员：张勇,麻新宇,胡敏云
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12