基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装置，具有：模型箱；两个地下连续墙模型，被分别放置于模型箱左右两部分；横向支撑模型，被固定于地下连续墙模型内部，与地下连续墙模型底面平行；基坑底板模型，固定于地下连续墙模型底部；基坑群开挖施工模拟装置，包含多个橡胶囊形成的液腔，在长方体液腔底面一边中间安装有注液电磁阀的注液导管，在另一边中间安装设有排液电磁阀的排液导管；位移计支架，固定在模型箱顶面；多个位移计，每个位移计通过位移计支架固定在土体的上表面或者土层内部。本发明专利技术对城市基坑群开挖施工引起的周围地层沉降进行模拟，对于制定基坑群施工标准及周围地层和邻近既有构筑物的安全保护具有重要价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市地下空间开发以及地下建筑工程中的基坑工程领域，具体涉及一种基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的模型试验装置。
技术介绍
随着我国城市化的进一步发展，地下空间的开发和利用越来越为人们所重视，基坑也逐渐向大、深发展，由此带来的问题也越来越突出，尤其在上海、北京等一线城市，基坑更是密集，基坑群施工工况大量出现，其开挖顺序及工序直接影响了周边地层变形。然而现有研究主要集中在单个基坑的开挖对地层沉降的影响研究，较少涉及到基坑群情况。因此，如何预估基坑群开挖对周围地层影响并进行超前控制是基坑施工中的一个核心问题。国内外相关学者针对基坑开挖对周围地层沉降影响的研究方法主要是理论分析法、数值模拟法以及现场监测法。理论分析法是利用弹性理论，通过假定对研究模型进行简化，但在一定程度上不能准确考虑基坑与土之间的复杂关系，并且计算量大；数值模拟方法一般需要借助大型商用软件，数值模型的建立较为复杂且计算耗时。此外，由于土工测试仪器设备的限制很难获得精确的土体物理力学参数，而土体参数的变化对数值模拟结果影响很大，因此容易造成计算结果的偏差。现场监测方法是获取基坑开挖时周围地层沉降的手段之一，但是受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差，同时现场监测需要投入一定量的人力物力，现场预埋测试元件非常容易在施工中受到破坏，从而延误监测乃至得到错误监测信息。
技术实现思路
<br>本专利技术目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的室内模型试验装置，实现对基坑群不同开挖顺序以及不同支撑情况的施工行为的模拟，准确测量基坑群周围地层纵向沉降值并进行分析。本专利技术为解决其技术问题而采用以下技术方案，一种基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装置，其特征在于，具有：模型箱；两个地下连续墙模型，该地下连续墙模型被分别放置于模型箱左右两部分；横向支撑模型，其被固定于地下连续墙模型内部，与地下连续墙模型底面平行；基坑底板模型，其固定于地下连续墙模型底部；基坑群开挖施工模拟装置，其包含多个橡胶囊形成的液腔，在长方体液腔底面一边中间安装有注液电磁阀的注液导管，在另一边中间安装设有排液电磁阀的排液导管；位移计支架，固定在模型箱顶面；以及多个位移计，每个位移计通过位移计支架固定在土体的上表面或者土层内部。进一步，地下连续墙模型制造成由铝合金材料围成两个相同的长方体筒，分别放置于模型箱左右两部分。进一步，基坑群开挖施工模拟装置在地下连续墙模型内部且由橡胶囊封闭，并沿地下连续墙模型纵向分层，在铝合金筒内部形成若干个封闭式长方体液腔。进一步，所述基坑群开挖施工模拟装置中用于控制注液的电磁阀兼用于平衡液腔内外压力，以保证其中的液体压力与外界压力相等。进一步，利用ZnCl2溶液作为模拟开挖的模型土体。进一步，所述位移计支架使每个位移计在水平方向被固定，在竖直方向上可调，从而可以设计多组深入到土层不同深度的位移计来同时实现地表及地层内部的沉降测量。进一步，左右基坑采用不同的规格及层数的支护形式。进一步，横向支撑模型具有两种类型且均由铝合金条材制成，并且基坑底板模型由铝合金板制成。其中模型箱可为由铝合金材料制成的长方体箱，为整个实验装置的载体，分为左右两个部分，其顶面设为开口，顶面四周均设有锚孔便于固定位移计支架。地下连续墙模型可为由铝合金材料围成的两个相同的长方体筒，分别放置于模型箱左右两部分，内侧面开有若干螺栓孔便于固定横向支撑及底板模型。基坑底板模型可为两块相同型号的铝合金板。上述基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的室内模型试验装置，还具有以下特点：基坑群开挖施工模拟装置在地下连续墙模型内部且有橡胶囊封闭，并沿地下连续墙模型纵向分层，在铝合金筒内部形成若干个封闭式长方体液腔以实现对不同开挖顺序更为细致的模拟。上述基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的室内模型试验装置将模拟箱内的填土进行分层，可对工程实际中的地质情况还原模拟。上述基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的室内模型试验装置的左右基坑采用不同规格、不同层数的支护形式，更真实地模拟了实际工程中不同结构基坑群的开挖工况。上述基坑群开挖顺序及支撑情况对周围地层影响的室内模型试验装置采用可拆卸橡胶囊及活动支撑模型，可真实还原实际基坑开挖的标准工序，为试验数据增加了说服力，对实际工程也提供了指导意义。基坑群开挖施工模拟装置通过以一定的顺序排出一定体积的ZnCl2溶液来模拟基坑的分步开挖情况，位移计通过位移计支架固定在土体的上表面以及土层内部，可以实现对地层纵向沉降的测量。专利技术效果与作用本专利技术与现有技术相比较，具有如下显著优点：1、本试验测试装置可以手工制作，在相关科研中广泛性良好，试验测试方案具有较强扩展性，可以进一步应用到基坑群开挖顺序及支撑情况对邻近建筑物或桩基的变形影响研究中；2、本试验的基坑群开挖施工模拟装置可以较好模拟基坑群开挖过程中引起的地层变形，并可以较为准确测出施工扰动对周围环境的变形影响；3、本试验中通过控制基坑群开挖施工模拟装置中各层液腔的不同排液顺序，可以实现不同开挖顺序的基坑开挖施工模拟，在一次试验中获得一系列不同施工工况下的实验数据；4、本试验将模拟箱内的填土进行分层，可对不同工程实例中的地质情况还原模拟，具有很强的工程适用性。5、采用本套模拟测试装置进行基坑群施工环境土工效应的试验研究，可为基坑群工程现场施工提供良好的咨询与建议，对于制定基坑群施工技术标准以及周围地层和邻近既有构筑物的安全保护措施提供一定的理论参考。附图说明图1为本专利技术在实施例中的模型箱内基坑注、排液装置示意图；图2为本专利技术在实施例中的模型箱内基坑横向支撑示意图；图3为本专利技术在实施例中的模型箱内左基坑注液装置示意图；图4为本专利技术在实施例中的模型箱内左基坑排液装置示意图；图5为本专利技术在实施例中的模型箱内右基坑注液装置示意图；图6为本专利技术在实施例中的模型箱内右基坑排液装置示意图；图7为本专利技术在实施例中的模型箱内左基坑横向支撑俯视图；图8为本专利技术在实施例中的模型箱内右基坑横向支撑俯视图；图9为本专利技术在实施例中的位移计支架示意图。具体实施方式结合附图，通过一个优选实例对本专利技术作进一步地详细说明。首先，制作一个模型箱、两个地下连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装置，其特征在于，具有：模型箱；两个地下连续墙模型，该地下连续墙模型被分别放置于模型箱左右两部分；横向支撑模型，其被固定于地下连续墙模型内部，与地下连续墙模型底面平行；基坑底板模型，其固定于地下连续墙模型底部；基坑群开挖施工模拟装置，其包含多个橡胶囊形成的液腔，在长方体液腔底面一边中间安装有注液电磁阀的注液导管，在另一边中间安装设有排液电磁阀的排液导管；位移计支架，固定在模型箱顶面；以及多个位移计，每个位移计通过位移计支架固定在土体的上表面或者土层内部。

【技术特征摘要】
1.一种基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装
置，其特征在于，具有：
模型箱；
两个地下连续墙模型，该地下连续墙模型被分别放置于模型箱左
右两部分；
横向支撑模型，其被固定于地下连续墙模型内部，与地下连续墙
模型底面平行；
基坑底板模型，其固定于地下连续墙模型底部；
基坑群开挖施工模拟装置，其包含多个橡胶囊形成的液腔，在长
方体液腔底面一边中间安装有注液电磁阀的注液导管，在另一边中间
安装设有排液电磁阀的排液导管；
位移计支架，固定在模型箱顶面；以及
多个位移计，每个位移计通过位移计支架固定在土体的上表面或
者土层内部。
2.根据权利要求1所述的基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影
响的模型试验装置，其特征在于，地下连续墙模型制造成由铝合金材
料围成两个相同的长方体筒，分别放置于模型箱左右两部分。
3.根据权利要求2所述的基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影
响的模型试验装置，其特征在于，基坑群开挖施工模拟装置在地下连
续墙模型内部且由橡胶囊封闭，并沿地下连续墙模型纵向分层，在铝
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治国，黄茂松，姜蕴娟，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31