br>[0058]通过分析数据采集仪采集记录的微型孔隙水压力传感器和微型土压力盒的读数，得出基坑整个开挖过程中动态承压水作用引起的水土压力响应规律;通过分析数据采集仪记录的位移传感器的读数，以及对数码照相机所拍摄的照片进行PIV图像分析，得出土体的位移场，从而得知基坑土体随承压水动态变化的变形规律。
【主权项】
1.一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括模型箱(I)、承压架空层(2)、若干对称面挡土单元(3)、基坑支护结构、承压水压力调节系统和量测系统六个部分;所述模型箱(I)由模型箱框架(1-1)、钢化玻璃(1-2)、模型箱底板(1-3)、顶框(1-4)、反力板(1-5)和模型箱底座(1-6)组成;所述模型箱框架(1-1)的底部固定模型箱底板(1-3)，前后两个侧面固定钢化玻璃(1-2);所述模型箱框架(1-1)和反力板(1-5)均固定在模型箱底座(1-6)上，顶部通过顶框(1-4)连接;所述模型箱(I)的右侧底部安装连通承压架空层(2)的阀门(9)，用于连接模型箱(I)和承压水压力调节系统； 所述承压架空层(2)由带通水孔的不锈钢板(2-1)、不锈钢短柱(2-2)和反滤土工织物(2-3)组成;所述带通水孔的不锈钢板(2-1)底部固定不锈钢短柱(2-2)，放置于模型箱(I)内的模型箱底板(1-3)上，并与模型箱框架(1-1 )、钢化玻璃(1-2)密封连接;所述带通水孔的不锈钢板(2-1)表面粘贴反滤土工织物(2-3)，防止承压水动态变化过程中试验土体的流失; 所述对称面挡土单元(3)为U型不锈钢条，通过螺栓(4)固定在模型箱框架(1-1)上;所述U型不锈钢条之间通过H型止水橡胶条连接，U型不锈钢条与模型箱框架(1-1)通过S型止水橡胶条连接； 所述基坑支护结构包括挡土墙(5)、挡土墙支架(6)和若干支撑单元(8);所述挡土墙(5)上部通过支架固定螺栓(7)固定挡土墙支架(6)，中部开有螺纹孔，通过螺纹孔螺纹连接安装支撑单元(8)所需的支撑固定螺栓(8-7)，两侧开槽固定止水橡胶条(5-1);所述止水橡胶条(5-1)保证挡土墙(5)移动过程中与模型箱(I)接触面不发生漏水;所述支撑单元(8)的一端具有内螺纹口，内螺纹口与支撑固定螺栓(8-7)螺纹连接，实现支撑单元(8)的安装； 所述承压水压力调节系统由微型水压力变送器(11)、有机玻璃圆筒装置(12)和流量计(13)组成;所述有机玻璃圆筒装置(12)由有机玻璃圆筒(12-1)、有机玻璃底座(12-2)、刻度线(I2-3)和通水阀门(I2-4)组成;所述有机玻璃圆筒(I2-1)固定在有机玻璃底座(I2_2)上，侧壁竖直设置刻度线(12-3)，底部设置通水阀门(12-4);所述微型水压力变送器(11)通过三通管连接模型箱(I)和有机玻璃圆筒装置(12)，微型水压力变送器(11)可连续记录承压水的动态变化情况;所述有机玻璃圆筒(I2-1)通过通水阀门(12-4)与流量计(13)连通，通过流量计(13)精确地调节有机玻璃圆筒(12-1)内水柱高度的变化从而实现模型箱(I)内承压水的动态变化； 所述量测系统包括微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器、多通道数据采集仪和数码照相机;所述微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器和微型水压力变送器(11)通过信号传输线连接多通道数据采集仪;所述数码照相机放置于模型箱正前方。2.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述支撑单元(8)包括实心铝杆(8-1)、伸缩杆(8-2)和支撑连接螺栓(8-3);所述实心铝杆(8-1)上开有若干凹槽，一端具有内螺纹口；所述伸缩杆(8-2)为空心铝管，伸缩杆(8-2)上开有若干螺纹孔;所述支撑连接螺栓(8-3)穿过伸缩杆(8-2)上的螺纹孔抵住实心铝杆Μ-?) 的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述支撑单元(8)包括第一支撑杆(8-4)、第二支撑杆(8-5)和套筒(8-6);所述第一支撑杆(8-4)的一端具有外螺纹;所述第二支撑杆(8-5)的一端具有内螺纹口，另一端具有外螺纹；所述套筒(8-6)具有内螺纹通道，一端螺纹连接第一支撑杆(8-4)，另一端螺纹连接第二支撑杆(8-5)。4.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述数码照相机在试验过程中应排除干扰，其位置不可发生挪动;可根据拍摄需要增设光源。5.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述模型箱框架(1-1)由1mm厚的不锈钢钢条和不锈钢钢板焊接而成;所述钢化玻璃(1-2)通过建筑胶水安装在模型箱框架(1-1)内侧;所述模型箱底板(1-3)和反力板(1-4)为1mm厚的不锈钢钢板;所述顶框(1-5)由20_厚的不锈钢钢条焊接而成;所述模型箱主体和反力板(1-4)通过四周点焊固定于模型箱底座(1-6);所述挡土墙(5)为铝板，其厚度由试验模拟的挡土墙刚度计算得到;所述挡土墙支架(6)为20mm厚的条状铝板;所述挡土墙(3)在移动过程中始终与钢化玻璃(1-2)保持垂直;所述阀门(9)、通水阀门(12-4)为铜芯阀门。6.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述实心铝杆(8-1)的直径、伸缩杆(8-2)的壁厚、第一支撑杆(8-4)的直径、第二支撑杆(8-5)的直径和套筒(8-6)的壁厚均由试验模拟的内支撑的刚度计算得到。7.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的地基模型试验装置，其特征在于，所述微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器和微型水压力变送器(11)的信号传输线均连接至同一信号采集仪，在试验过程中保证所有信号的同步采集。8.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，模型箱(I)内的底部试验土体为砾砂(10-1)，以模拟承压土层;上覆试验土体(10-2)为弱透水性土体，采用无气水饱和。9.根据权利要求8所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述弱透水性土体为粘质粉土(10-2)。10.根据权利要求1所述的一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，有机玻璃圆筒(12-1)内的液体为无气水(14)。
【专利摘要】本发明公开了一种动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置。包括模型箱、承压架空层、对称面挡土单元、基坑支护结构、承压水压力调节系统和量测系统；模型箱包括模型箱框架、反力板等；模型箱底部设置承压架空层，承压架空层与承压水压力调节系统连接；对称面挡土单元通过螺栓固定在模型箱框架上；承压水压力调节系统由微型水压力变送器、有机玻璃圆筒装置和流量计组成；本发明可模拟基坑开挖过程中承压水动态变化；量测动态承压水作用下基坑的水土压力和变形，整理相关试验数据并确定基坑受力和变形发展规律等问题，为动态变化的承压水引起的基坑问题研究提供有效的试验数据支持，并对于之后理论分析模型提供依据。
【IPC分类】E02D33/00
【公开号】CN105672379
【申请号】CN201610207317
【发明人】应宏伟, 章丽莎, 魏骁, 王小刚, 朱成伟, 沈华伟, 张金红
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月1日