研究抗拔樁抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于基坑和地下工程領域，尤其是涉及一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國城市建設、水利、交通等行業的發展，深基坑工程日益增多。深基坑工程開挖施工的地質條件和環境影響非常復雜，一項事關全局的工作就是地下水防治，特別是在沿海地區，據統計數據顯示，多數基坑事故與地下水防治有關，而基坑突涌則是較為突出的工程問題，準確評價和分析此類工程問題，對于基坑方案設計與施工具有重要的意義。
[0003]根據現有規范得出的突涌驗算方法只是考慮了上覆土層的重力來平衡水頭壓力，卻忽視了土體本身的抗剪強度，更沒有考慮到基坑平面尺寸對突涌的影響，這種方法計算出來的臨界水頭偏于保守。將基坑底板隔水層簡化成均質梁或板單元分析，這種方法缺乏理論支撐，同時忽略了土體自身的特點，沒有從深層次揭示突涌的破壞機理。均質連續體法是假設突涌破壞體為均質方柱體或圓柱體，這一假設與軟土地區承壓水基坑突涌破壞形式相差較大。
[0004]對于抗拔粧較多的建筑物，考慮承壓水含水層頂面以上土體在承壓水壓力作用下受抗拔粧土釘效應的有利影響，對此種基坑突涌機制仍有待研究。本試驗裝置可以模擬承壓含水層水頭增加或基底開挖導致的土體突涌破壞，通過測壓管、孔壓計、百分表、應變片等測試系統分析抗拔粧對基坑突涌影響的內在機制。

【發明內容】

[0005]根據現有技術上的缺陷，本發明的目的是提供一種易于組裝，測量精準的研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置；該裝置能夠模擬基坑突涌破壞現象，通過模擬和測試基坑的應力場和變形場，分析試驗中得到的變形數據，研究抗拔粧對基坑突涌影響的內在機制。
[0006]本發明采用的技術方案是:
[0007]—種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，包括模型箱、加載系統和測試系統，所述模型箱內設有抗拔粧模型并鋪設試驗土體，模型箱底部和四面側壁為有機玻璃，四面側壁外部由角鋼連接，用于限制其側向變形，保證模型箱的穩定性；所述模型箱側壁中部設有一個測壓管接口，模型箱側壁兩側底部分別設有一個進水口和一個排水口，測壓管接口與測壓管連接，進水口與水管連接，排水口裝有用于控制排水的螺紋球閥；
[0008]所述加載系統包括水箱、水管及增壓栗，所述水箱通過水管和增壓栗與模型箱進水口連接；
[0009]所述測試系統包括測壓管、儀表支架、百分表、孔壓計、應變片、應變儀及位移計，所述測壓管為帶有刻度的有機玻璃管，與模型箱測壓管接口連接并通過測壓管支架與模型箱固定并保證垂直度；所述儀表支架為剛性網格支架，固定在模型箱頂部；所述百分表、孔壓計及位移計固定在儀表支架上，百分表的測量部件設置于抗拔粧模型頂部，用于監測粧頂的豎向位移；所述孔壓計和位移計的測量部件伸入試驗土體內部；所述應變片粘貼在抗拔粧模型側壁，并通過引線和應變儀連接。
[0010]優選地，所述模型箱四面側壁內側粘有防滑條，用于增大箱壁與試驗土體之間的摩擦力，同時防止承壓水直接從側壁涌出；其中防滑條最佳選用透明有機玻璃方條。
[0011]優選地，所述的有機玻璃厚度大于15mm。
[0012]優選地，所述測壓管接口、進水口及排水口均設置有透水土工布，防止試驗土體進入并堵塞管道。
[0013]優選地，所述應變片為電阻應變片。
[0014]優選地，所述應變片沿抗拔粧模型通長等間距粘貼，并用環氧樹脂密封，應變片引線沿粧體導出并粘貼標簽與應變儀連接，用于監測抗拔粧模型的應變。
[0015]優選地，所述試驗土體包括上下兩層土體，其中下層為砂土層，上層為黏土層。
[0016]優選地，所述抗拔粧模型垂直埋置于模型箱的試驗土體中。抗拔粧模型的埋置深度及排列方式采用模型相似比并按試驗工況確定。
[0017]優選地，所述測壓管接口安裝在與砂土層頂部的相同的位置。
[0018]優選地，所述孔壓計和位移計的測量部件均伸入黏土層內部。
[0019]與現有技術相比，本發明具如下有益效果:
[0020]本發明克服現有土體突涌破壞驗算的缺陷，能夠模擬考慮抗拔粧影響的基坑突涌模型試驗，適用于基坑工程突涌破壞現象和規律的研究，為實際基坑工程的設計與施工提供指導，也可以作為基坑和地下工程領域教學、科研之用。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構示意圖。
[0022]圖中，1為模型箱，2為砂土層，3為黏土層，4為防滑條，5為抗拔粧模型，6為進水口，7為排水口，8為測壓管接口，9為水箱，10為增壓栗，11為水管，12為測壓管，13為測壓管支架，14為孔壓計，15為百分表，16為應變片，17為應變儀，18為位移計，19為儀表支架。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于此。
[0024]—種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，結構示意圖如圖1所示，該試驗裝置包括模型箱1、加載系統和測試系統，模型箱1內設有抗拔粧模型5并鋪設試驗土體，試驗土體包括砂土層2和黏土層3，自下而上依次鋪設于模型箱1內，砂土層2和黏土層3的厚度分別為400mm和500mm，模型箱1底部和四面側壁為有機玻璃，四面側壁外部由角鋼連接，用于限制其側向變形并保證穩定性，在模型箱1的四面側壁內側設置有透明有機玻璃材質的防滑條4，防滑條4的設置間距為50mm，從黏土層3底面向上50mm處開始向上設置，共40根；模型箱1的側面中部設有一個測壓管接口 8，底部兩側分別設有一個進水口 6和一個排水口 7，測壓管接口 8與測壓管12連接，進水口 6接口與水管11連接，排水口 7接口裝有用于控制排水的螺紋球閥，測壓管接口 8、進水口 6及排水口 7均設置有透水土工布，防止試驗土體進入并堵塞管道，測壓管接口 8所設高度位置與砂土層2頂部相同。加載系統包括水箱9、水管11及增壓栗10，水箱9通過水管11與進水口 6連接，增壓栗10的進、出水接口均與水管11連接。測試系統包括測壓管12、儀表支架13、百分表15、孔壓計14、應變片16、應變儀17及位移計18，測壓管12為帶有刻度的有機玻璃管，與測壓管接口8連接并通過測壓管支架13與模型箱1固定保證垂直度，儀表支架19為剛性網格支架，固定在模型箱1頂部，百分表15、孔壓計14及位移計18固定在儀表支架19上，百分表15的測量部件置于抗拔粧模型5頂部，用于監測粧頂豎向位移，孔壓計14和位移計18的測量部件伸入黏土層3內部，并通過引線連接至各自對應儀表頭，應變片16為電阻應變片，粘貼在抗拔粧模型5側壁，并通過引線和應變儀17連接。抗拔粧模型5根據模型相似比和試驗工況要求垂直埋置于模型箱1的試驗土體中，本實施例抗拔粧模型5按5X5方式布置，其埋置深度為900mm ;應變片16沿抗拔粧模型5通長10mm間距對稱粘貼，并用環氧樹脂密封，應變片引線沿粧體導出并粘貼標簽與應變儀17連接。
[0025]利用加載系統對模型箱1中砂土層2施加水壓，施加水壓方式按黏土層3 土重的1/10分級加載，每級加載后間隔5、10、15分鐘各測讀一次孔壓計14、百分表15、應變儀17和位移計18的讀數，以后每隔15分鐘測讀一次，讀數穩定后施加下一級水壓，直至坑底土體出現頂裂、流砂或噴水現象時停止加載，通過孔壓計14測得黏土層3孔隙水壓力，通過百分表15測得粧頂位移，通過應變儀17測得抗拔粧模型5應變并進一步得到粧身軸力及粧側摩阻力分布規律，從而分析抗拔粧抵抗基坑突涌破壞的機理。
【主權項】
1.一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，其包括模型箱、加載系統和測試系統，所述模型箱為上部開口的有機玻璃箱體，箱體四面側壁外部由角鋼固定，箱體內設有抗拔粧模型并鋪設試驗土體，箱體側面中部設有一個測壓管接口，箱體對稱的兩側壁底部分別設置有一個進水口和一個排水口，排水口連接有螺紋球閥； 所述加載系統包括水箱、水管和增壓栗，所述水箱通過水管和增壓栗與模型箱進水口連接； 所述測試系統包括測壓管、儀表支架、百分表、孔壓計、應變片、應變儀及位移計，測壓管為帶有刻度的有機玻璃管，通過測壓管支架垂直固定安裝在模型箱上，其下部與模型箱測壓管接口連接；儀表支架為剛性網格支架，固定在模型箱頂部；百分表、孔壓計和位移計均固定在儀表支架上，百分表的測量部件設置于抗拔粧模型頂部，孔壓計和位移計的測量部件伸入試驗土體內部；應變片粘貼在抗拔粧模型側壁，并通過引線和應變儀連接。2.根據權利要求1所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述模型箱四面側壁內側設置有防滑條。3.根據權利要求1所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述有機玻璃箱體的厚度大于15mm。4.根據權利要求1所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述測壓管接口、進水口及排水口均設置有透水土工布。5.根據權利要求1所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述應變片為電阻應變片。6.根據權利要求1或5所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述應變片沿抗拔粧模型通長等間距粘貼，并用環氧樹脂密封，應變片引線沿粧體導出與應變儀連接。7.根據權利要求1所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述試驗土體包括上下兩層土體，其中下層為砂土層，上層為黏土層，砂土層和黏土層的厚度分別為400mm和500mmo8.根據權利要求7所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述測壓管接口設置在與砂土層頂部相同的位置。9.根據權利要求7所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述抗拔粧模型垂直埋置于模型箱的試驗土體中。10.根據權利要求7所述的一種研究抗拔粧抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，其特征在于，所述孔壓計和位移計的測量部件均設置于黏土層內。
【專利摘要】本發明涉及一種研究抗拔樁抵抗基坑突涌破壞機理的試驗裝置，包括模型箱、加載系統和測試系統，所述模型箱內設有抗拔樁模型并鋪設試驗土體，模型箱底部和四面側壁為有機玻璃，四面側壁外部由角鋼連接，用于限制其側向變形，保證模型箱的穩定性；所述模型箱側壁中部設有一個測壓管接口，模型箱側壁兩側底部分別設有一個進水口和一個排水口，測壓管接口與測壓管連接，進水口與水管連接，排水口裝有用于控制排水的螺紋球閥。本發明克服現有土體突涌破壞驗算的缺陷，能夠模擬考慮抗拔樁影響的基坑突涌模型試驗，適用于基坑工程突涌破壞現象和規律的研究，為實際基坑工程的設計與施工提供指導，也可以作為基坑和地下工程領域教學、科研之用。
【IPC分類】E02D33/00
【公開號】CN105332394
【申請號】CN201510811229
【發明人】程澤海, 于振帥, 金煒楓
【申請人】浙江科技學院
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月20日