【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑基础工程，尤其涉及一种模拟联合加固下基坑及邻近建筑物变形的试验装置及方法。
技术介绍
1、滨海地铁基坑通常位于城市的建筑密集区域，周边邻近区域存在大量的建筑物，有的建筑物年代久远，结构稳定性相对较差。因此，在基坑施工过程中，地基条件的改变容易对建筑物结构产生扰动，给建筑物带来安全隐患。并且，基坑施工区域位于滨海环境，土层含水量大且土体类型多为软土，对邻近建筑物的变形控制十分不利。
2、基坑工程的变形控制是十分严格的，地连墙水平位移、地表沉降、建筑物沉降与倾斜控制等均为基坑工程变形控制的重点。目前，研究人员采用多种基坑加固手段对基坑变形进行控制，包括应用较为广泛的基底加固与槽壁加固、以及应用相对较少的隔离桩加固。实际的基坑工程大多使用某一种方法进行加固，这种单一的加固模式不仅很难实现对基坑的全方位加固，而且，若要达到理想的加固效果，其成本投入相对叫高。
3、联合加固方法通过将以上三种加固方式进行有机结合，对工程对象进行更具针对性、更全方位地加固，以实现更理想的基坑变形控制效果。但是目前关于联合加固方法变形控制的研究非常少，使得实际工程中，基坑的联合加固施工缺乏足够的理论支撑，大多依靠施工经验来完成。因此本专利技术提出一种模拟试验装置及方法，对基底加固、护壁加固、隔离桩加固三种方式联合作用下的基坑变形进行研究，以助力于建立一种既能保证基坑施工安全又能降低施工成本的联合加固方法，对现场基坑加固施工进行有力的理论指导。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，包括箱体、基坑模拟结构、建筑物模拟结构、基坑加固模拟系统、常水头模拟系统、降水回灌模拟系统和监测系统；
3、所述箱体的内部空间被分隔为土箱以及土箱两侧的水箱；所述土箱内填装有土体；所述水箱与土箱之间通过若干过水孔进行连通；
4、所述基坑模拟结构包括地连墙模拟结构以及若干内支撑件；至少两块地连墙模拟结构竖直地埋置在土箱内的土体中，且相对设置；当所述地连墙模拟结构之间的土体在试验中被挖除时，所述若干内支撑件垂直支撑在所述地连墙模拟结构之间；
5、所述建筑物模拟结构设置在所述基坑模拟结构的外侧，包括一个由若干棒条连接构造成的空间框架，以及固接于所述空间框架底部的底板；所述底板埋入土箱内的土体中；
6、所述加固模拟系统包括基底加固部分、护壁加固部分和隔离桩结构；所述基底加固部分设置在所述基坑模拟结构内侧；所述护壁加固部分与所述地连墙模拟结构沿厚度方向整体成形；所述隔离桩结构沿所述地连墙模拟结构的延伸方向，间隔地、竖直地插置在基坑模拟结构与建筑物模拟结构之间的土体中；
7、所述常水头模拟系统包括第一水泵、开关阀和若干第一水管；所述第一水泵通过第一水管将水输送进所述水箱；所述开关阀设置在所述水箱的侧壁上，用于控制水箱内的水位；
8、所述降水回灌模拟系统包括若干降水管、第二水泵和若干第二水管；所述若干降水管间隔地插置在所述基坑模拟结构内侧的土体中；所述降水管在管壁上间隔设置有若干渗流孔；所述第二水管一端连接所述第二水泵，另一端延伸入所述降水管的底部；
9、所述监测系统包括：土压力盒、水压力盒，分别用于测量地连模拟墙结构两侧的土压力、水压力；应变片，用于测量地连模拟墙结构的水平位移；位移计，用于测量土体的表层沉降量和建筑物模拟结构的水平位移、沉降量；观测管，管壁开孔，且竖直地插置在所述基坑结构两侧的土体内；液位计，插置在所述降水管中，用以测量土体中的水位。
10、在一较佳实施例中，所述土箱与所述水箱之间通过可抽出式的隔板进行分隔；所述箱体的内壁相对地设置有竖直的固定槽，以与所述隔板沿水平方向进行限位配合；所述过水孔间隔设置在所述隔板上。
11、在一较佳实施例中，所述地连墙模拟结构沿所述箱体的宽度方向设置。
12、在一较佳实施例中，所述第二水泵设置有模式旋钮和速率旋钮；所述模式旋钮用于切换工作模式，控制第二水泵对降水管内抽水或注水，所述速率旋钮则用于控制第二水泵抽水或注水的功率。
13、在一较佳实施例中，所述基底加固部分采用加固土；所述加固土的材料包括砂土和p.s.a32级矿渣硅酸盐水泥。
14、在一较佳实施例中，所述护壁加固部分采用p.s.a32级矿渣硅酸盐水泥。
15、在一较佳实施例中，所述土压力盒、水压力盒沿着深度方向间隔布置在所述地连墙模拟结构的两侧；位于地连墙模拟结构内侧的土压力盒、水压力盒设置在所述基底加固部分的下方。
16、在一较佳实施例中，所述应变片布置位置包括：沿深度方向间隔地布置在所述地连墙模拟结构的内、外两侧；沿深度方向间隔地布置于隔离桩结构的内、外两侧；沿高度方向间隔地布置于建筑物模拟结构靠近基坑模拟结构的一侧。
17、在一较佳实施例中，所述位移计布置位置包括：所述基坑模拟结构外侧的土体表面，且沿所述地连墙模拟结构的垂直方向间隔布置；沿所述建筑物模拟结构的高度方向间隔布置；所述建筑物模拟结构顶部，且在靠近基坑模拟结构的一侧与远离基坑模拟结构的一侧各至少布置一个。
18、本专利技术还提供了一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验方法，基于上文所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，所述方法包括以下步骤：
19、步骤1：采用落砂法将试验土体分层填入土箱中；在填土过程中，将安装了护壁加固部分以及土压力盒、水压力盒、应变片的基坑模拟结构，和隔离桩结构、降水管、观测管埋置在指定位置；当土体高度到达基底位置时，需将所述基底加固部分铺设在所述基坑模拟结构内，接着继续填土；
20、步骤2：将土体埋置到靠近箱体顶部的高度后，打开水箱侧壁上的所述开关阀，接着利用所述第一水泵往水箱内加水，使水从所述过水孔慢慢渗入土箱中；待土箱中的土体充满水后，静置24小时；对静置结束后出现沉降的区域补填土体；
21、步骤3：将安装了位移计的建筑物结构埋置在土体中，并在土体的表面安装所述位移计。
22、步骤4：打开所述第二水泵，通过所述降水管对土体进行抽水，以模拟基坑的降水过程；当水位降至距离土体顶部第一深度时，减小所述第二水泵的抽水速率以控制水位不变，并静置12小时；在抽水及静置过程中，通过所述监测系统，测量基坑模拟结构和建筑物模拟结构周围的水力、土力信息及形变数据；
23、步骤5：对所述基坑模拟结构内侧的土体进行开挖；开挖时应从上至下分层，每开挖一层需静置2小时；在开挖过程中，应采用所述内支撑件对所述地连墙模拟结构进行侧向支撑；当开挖至离土体顶部第二深度时停止开挖，并静置12小时；所述第二深度不低于所述第一深度；同样地，在开挖及静置过程中，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：包括箱体、基坑模拟结构、建筑物模拟结构、基坑加固模拟系统、常水头模拟系统、降水回灌模拟系统和监测系统；
2.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述土箱与所述水箱之间通过可抽出式的隔板进行分隔；所述箱体的内壁相对地设置有竖直的固定槽，以与所述隔板沿水平方向进行限位配合；所述过水孔间隔设置在所述隔板上。
3.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述地连墙模拟结构沿所述箱体的宽度方向设置。
4.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述第二水泵设置有模式旋钮和速率旋钮；所述模式旋钮用于切换工作模式，控制第二水泵对降水管内抽水或注水，所述速率旋钮则用于控制第二水泵抽水或注水的功率。
5.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述基底加固部分采用加固土；所述加固土的材料包括砂土和P.S.A32级矿渣
6.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述护壁加固部分采用P.S.A32级矿渣硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述土压力盒、水压力盒沿着深度方向间隔布置在所述地连墙模拟结构的两侧；位于地连墙模拟结构内侧的土压力盒、水压力盒设置在所述基底加固部分的下方。
8.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述应变片布置位置包括：沿深度方向间隔地布置在所述地连墙模拟结构的内、外两侧；沿深度方向间隔地布置于隔离桩结构的内、外两侧；沿高度方向间隔地布置于建筑物模拟结构靠近基坑模拟结构的一侧。
9.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述位移计布置位置包括：所述基坑模拟结构外侧的土体表面，且沿所述地连墙模拟结构的垂直方向间隔布置；沿所述建筑物模拟结构的高度方向间隔布置；所述建筑物模拟结构顶部，且在靠近基坑模拟结构的一侧与远离基坑模拟结构的一侧各至少布置一个。
10.一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验方法，基于权利要求1～9中任一项所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：包括箱体、基坑模拟结构、建筑物模拟结构、基坑加固模拟系统、常水头模拟系统、降水回灌模拟系统和监测系统；
2.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述土箱与所述水箱之间通过可抽出式的隔板进行分隔；所述箱体的内壁相对地设置有竖直的固定槽，以与所述隔板沿水平方向进行限位配合；所述过水孔间隔设置在所述隔板上。
3.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述地连墙模拟结构沿所述箱体的宽度方向设置。
4.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述第二水泵设置有模式旋钮和速率旋钮；所述模式旋钮用于切换工作模式，控制第二水泵对降水管内抽水或注水，所述速率旋钮则用于控制第二水泵抽水或注水的功率。
5.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其特征在于：所述基底加固部分采用加固土；所述加固土的材料包括砂土和p.s.a32级矿渣硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的一种模拟联合加固下基坑与邻近建筑物变形的试验装置，其...
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