一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，该装置主要有五个模块组成，其中包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块。本发明专利技术在模型试验中能够自动化地实现基坑开挖、突涌破坏全过程；在试验中，可以实现承压水位的可控性调节，基坑开挖的速度也可以自主控制，能够模拟不同的工况；本发明专利技术技术简单，容易实现。

A device to simulate the whole process of foundation pit sudden surge disaster

The invention discloses a device for simulating the whole process of the sudden surge disaster of the foundation pit, which is used to simulate the whole process of the sudden surge disaster of the soft soil layer during the excavation of the foundation pit under the combined action of the top of the confined water and the excavation and unloading of the foundation pit. The device is mainly composed of five modules, including the test module, the loading module, the constant pressure module, the pressurization module and the measurement module. In the model test, the invention can automatically realize the whole process of foundation pit excavation and inrush damage; in the test, the controllability regulation of the pressure water level can be realized, the speed of foundation pit excavation can also be independently controlled, and different working conditions can be simulated; the technology of the invention is simple and easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置
本专利技术涉及岩土工程试验
，尤其涉及一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程。
技术介绍
近年来，随着城市高层建筑与地铁交通的不断发展，基坑的深度和广度在不断增加。基坑开挖深度已接近或达到承压含水层。基坑底部的不透水层在其下部承压含水层水压力的作用下，隆起并发生突涌现象。基坑工程中如果发生突涌破坏，不仅造成围护结构倒塌、基坑报废，还会危及周边环境的安全，导致人民生命财产的损失。上述灾变过程在现场很难被记录，离心机模型试验成为了再现上述灾变过程的最有效手段之一。然而目前的模型试验不能在离心机运行过程中自动化地完成基坑开挖，需要停机进行人工开挖，导致土体的应力状态与实际工程中有较大差异，无法完整精确地模拟基坑突涌灾变全过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是填补现有技术的空缺，提供一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块；所述试验模块包括模型箱、大隔板、小隔板、水袋；大隔板设置在模型箱中且将模型箱分隔成左右两个区域，右边区域中填充有模拟土层试块，模拟土层试块左边挖去一块区域作为模拟基坑；小隔板插入到模拟基坑中且通过加载模块将小隔板顶在模拟土层试块上，作为模拟基坑支护；水袋放置在模拟基坑中，水袋充满液体后两边分别抵住大隔板和小隔板，用于模拟基坑开挖；所述恒压模块通过管路通入到模拟土层试块底部、模拟基坑内以及模拟基坑外，保证模拟试验开始前承压水位、基坑内水位、基坑外水位相同；所述加压模块通过管路通入到模拟土层试块底部，用于模拟承压水上顶；所述测量模块用于获取加载模块的支护压力、基坑外侧的竖向位移值、主动土压力、被动土压力、模拟土层试块内的孔压值、模拟土层试块内的土压力值。进一步的，所述加载模块包括千斤顶、轴杆和支架；千斤顶通过支架固定在模型箱的左边区域，所述大隔板上设有孔洞以便轴杆穿过，千斤顶通过轴杆顶住小隔板。进一步的，所述模拟土层试块由砂土垫层和装于砂土垫层上部的黏土固结而成。进一步的，所述水袋内装有液体，液体的重度与试验所使用的黏土比重相同。进一步的，试验开始前，水袋中的液体高度与小隔板右侧的模拟土层试块高度一致。进一步的，所述液体为一定浓度的氯化锌溶液，质量浓度的范围为63％—68％。进一步的，所述恒压模块包括恒压水箱、第一进水阀门、第一排水阀门、第二排水阀门、第二进水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到小隔板的左侧模拟基坑中，此进水管中设置有第一进水阀门，且还连接有排水管，排水管上设置有第二排水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到模拟土层试块的底部砂层中，此进水管中设置有第二进水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到小隔板的右侧的模拟土层试块的顶部；将装有第一排水阀门的进水管穿过大隔板，通过法兰盘固定安装于水袋一侧的出水口处。进一步的，所述恒压模块还包括铁盒，铁盒夹在模拟土层试块和模型箱右侧壁之间，铁盒底部具有进水口，恒压水箱通过进水管与进水口相连，铁盒侧壁上开有一个出水槽，出水槽位于模拟土层试块的顶部处。进一步的，所述加压模块包括加压水箱和第三进水阀门；加压水箱通过进水管将水箱中的水通到模拟土层试块的底部砂层中，此进水管中设置有第三进水阀门。进一步的，所述测量模块包括第一位移传感器、第二位移传感器、第一孔压传感器、第二孔压传感器、第三孔压传感器、第四孔压传感器、第五孔压传感器、第六孔压传感器、第一土压力传感器、第二土压力传感器、第三土压力传感器、轴力计；所述第一位移传感器用于测量试验过程中模拟土层试块顶部的竖向位移；所述第二位移传感器用于测量试验过程中小隔板的水平位移；所述第一孔压传感器用于确定初始状态时的恒压水箱底部水压；所述第二孔压传感器用于确定给砂层加压时的水箱底部水压；所述第三孔压传感器用于确定初始状态时模拟土层试块顶部表面的水压；所述第四孔压传感器安装于小隔板右侧黏土中，高度与小隔板底部相同，用于测量基坑外侧该高度的孔压；所述第五孔压传感器安装于小隔板左侧黏土中，高度与小隔板底部相同，用于测量基坑内侧该高度的孔压；所述第六孔压传感器用于测量水袋内底部的水压；所述第一土压力传感器安装于小隔板左侧黏土中，高度与小隔板底部相同，用于测量基坑外侧该高度的土层压力；所述第二土压力传感器安装于小隔板与模拟土层试块接触面上，用于接触面土层压力；所述第三土压力传感器安装于小隔板的左侧面，用于左侧面土层压力；所述轴力计安装在测量千斤顶和轴杆之间，用于测量小隔板的支护压力。本专利技术的有益效果是：1.装有一定浓度的氯化锌溶液的水袋，能够实现在不停机的条件下模拟实际工程中的基坑开挖；装有轴力计的轴杆以及千斤顶能够模拟加基坑支护的过程；加压水箱模块通过调节水箱内水位能实现突涌破坏；2.该装置能够再现富水软土地区深基坑开挖中承压水突涌破坏的灾变全过程，为工程上防治基坑突涌提供试验依据；3.该装置中的位移传感器、土压力传感器能够分别实时捕捉基坑开挖、突涌破坏过程中的土体位移场以及土体压力值，为理论研究提供依据。附图说明图1和图2为本专利技术正视图；图3为本专利技术水袋示意图；图4为本专利技术铁盒示意图；图中，模型箱1、大隔板2、加压水箱3、恒压水箱4、千斤顶5、小隔板6、支架7、水袋8、铁盒9、轴杆10、第一进水阀门11、第一排水阀门12、第二排水阀门13、第二进水阀门14、第三进水阀门15、第一位移传感器16、第二位移传感器17、第一孔压传感器18、第二孔压传感器19、第三孔压传感器20、第四孔压传感器21、第五孔压传感器22、第六孔压传感器23、第一土压力传感器24、第二土压力传感器25、第三土压力传感器26、轴力计27。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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。另外，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，其特征在于，包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块；/n所述试验模块包括模型箱、大隔板、小隔板、水袋；大隔板设置在模型箱中且将模型箱分隔成左右两个区域，右边区域中填充有模拟土层试块，模拟土层试块左边挖去一块区域作为模拟基坑；小隔板插入到模拟基坑中且通过加载模块将小隔板顶在模拟土层试块上，作为模拟基坑支护；水袋放置在模拟基坑中，水袋充满液体后两边分别抵住大隔板和小隔板，用于模拟基坑开挖；/n所述恒压模块通过管路通入到模拟土层试块底部、模拟基坑内以及模拟基坑外，保证模拟试验开始前承压水位、基坑内水位、基坑外水位相同；/n所述加压模块通过管路通入到模拟土层试块底部，用于模拟承压水上顶；/n所述测量模块用于获取加载模块的支护压力、基坑外侧的竖向位移值、主动土压力、被动土压力、模拟土层试块内的孔压值、模拟土层试块内的土压力值。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，其特征在于，包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块；
所述试验模块包括模型箱、大隔板、小隔板、水袋；大隔板设置在模型箱中且将模型箱分隔成左右两个区域，右边区域中填充有模拟土层试块，模拟土层试块左边挖去一块区域作为模拟基坑；小隔板插入到模拟基坑中且通过加载模块将小隔板顶在模拟土层试块上，作为模拟基坑支护；水袋放置在模拟基坑中，水袋充满液体后两边分别抵住大隔板和小隔板，用于模拟基坑开挖；
所述恒压模块通过管路通入到模拟土层试块底部、模拟基坑内以及模拟基坑外，保证模拟试验开始前承压水位、基坑内水位、基坑外水位相同；
所述加压模块通过管路通入到模拟土层试块底部，用于模拟承压水上顶；
所述测量模块用于获取加载模块的支护压力、基坑外侧的竖向位移值、主动土压力、被动土压力、模拟土层试块内的孔压值、模拟土层试块内的土压力值。


2.根据权利要求1所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，所述加载模块包括千斤顶、轴杆和支架；千斤顶通过支架固定在模型箱的左边区域，所述大隔板上设有孔洞以便轴杆穿过，千斤顶通过轴杆顶住小隔板。


3.根据权利要求1所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，所述模拟土层试块由砂土垫层和装于砂土垫层上部的黏土固结而成。


4.根据权利要求1所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，所述水袋内装有液体，液体的重度与试验所使用的黏土比重相同。


5.根据权利要求4所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，试验开始前，水袋中的液体高度与小隔板右侧的模拟土层试块高度一致。


6.根据权利要求4所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，所述液体为氯化锌溶液。


7.根据权利要求1或2所述的一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，其特征在于，所述恒压模块包括恒压水箱、第一进水阀门、第一排水阀门、第二排水阀门、第二进水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到小隔板的左侧模拟基坑中，此进水管中设置有第一进水阀门，且还连接有排水管，排水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪义，赵俞成，王立忠，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33