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。所述第一支撑杆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。
[0042]本发明的工作过程如下:首先将挡土墙5和挡土墙支架6通过支架固定螺栓7连接组装好;而后在挡土墙5上安装好土压力盒，两侧槽口嵌入止水橡胶条5-1，并在槽口和止水橡胶条5-1的缝隙涂抹环氧树脂;将组装好的挡土墙5通过挡土墙支架6架设在模型箱I内，保证挡土墙5与模型箱I两侧的钢化玻璃1-2垂直;在基坑开挖模型的对称面处安装对称面挡土单元3，通过固定对称面挡土单元的螺栓4固定于模型箱框架1-1上;采用砂雨法饶制试验土样10，通过控制落砂装置筛孔网片与试验土样表面的高差以获得模型试验所需的土体密实度;通过阀门9向模型箱I内注水来饱和试验土体10，严格控制阀门9的注水速度以减少试验土体的流失(不冲刷试验土体)；试验土体10完全饱和后，钻孔埋设孔隙水压力传感器，回填钻孔土体;在挡土墙5和基坑内外土体表面安装位移传感器，分别监测挡土墙5的位移和基坑土体变形情况;拆除第一节对称面挡土单元，通过向基坑开挖对称面卸土的方法缓慢开挖挡土墙5左侧的土体;开挖至第一道支撑设计位置下方时，安装第一道支撑，通过支撑8—端的内螺纹与挡土墙5上的支撑固定螺栓8-7连接，通过调整支撑8的长度使之顶紧反力架1-5，完成支撑8的安装。完成第一道支撑安装之后继续开挖土体，采用相同的方法安装支撑，直至基坑开挖完成。在整个基坑土体开挖和支撑安装过程中，通过阀门9控制水箱2内刻度尺2-5所示的水位变化以实现基坑地下水位动态变化，采集地下水位动态变化引起的基坑土压力、孔隙水压力变化情况，记录挡土墙的位移和基坑土体变形，获得地下水位变化弓I起的基坑水土压力响应、挡土墙位移和基坑变形等规律。
【主权项】
1.一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、水箱(2)、若干对称面挡土单元(3)和基坑支护结构四个部分;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;所述水箱(2)由带通水孔的铝板(2-1)、条形铝板(2-2)、水箱支架(2-3)、水箱支架固定螺丝(2-4)和刻度尺(2-5)组成，通过水箱支架(2-3)架设在模型箱(I)内的右上方，用于控制和观测土体中的水位变化;所述带通水孔的铝板(2-1)表面粘贴反滤土工织物，防止水位变化过程中试验土体的流失;所述刻度尺(2-5)粘贴在钢化玻璃(1-2)上，可用于直接观测和记录水位变化情况； 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;所述模型箱(I)的右侧安装连通水箱(2)的阀门(7)，用于控制水箱(2)内水位的升降。2.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，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(8-1)的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，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所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，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(1-5)为1mm厚的不锈钢钢板;所述顶框(1-4)由20mm厚的不锈钢钢条焊接而成;所述模型箱底座(1-6)由工字钢焊接而成;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;所述阀门(9)为铜芯阀门。5.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，其特征在于，所述模型箱框架(1-1)和反力板(1-5)通过四周点焊固定于模型箱底座(1-6) ο6.根据权利要求1所述的一种可模拟地下水位动态变化的基坑模型试验装置，其特征在于，所述水箱(2)通过玻璃胶连接模型箱(I)的内壁。7.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，其特征在于，所述带通水孔的铝板(2-1)和水箱支架(2-3)由水箱支架固定螺丝(2-4)拧紧连接。8.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，其特征在于，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。9.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，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。10.根据权利要求1所述的一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置，其特征在于，在模型箱(I)内填筑的试验土体(8)采用标准福建细砂，通过砂雨法浇制得到。
【专利摘要】本发明公开了一种可模拟基坑开挖过程中地下水位变化的基坑模型试验装置。包括模型箱、水箱、对称面挡土单元和基坑支护结构；模型箱由模型箱框架、钢化玻璃、模型箱底板、反力板、顶框和模型箱底座组成；水箱设置在模型箱内的右上方，用于控制和观测土体中的水位变化；对称面挡土单元为U型不锈钢条，用于临时支挡基坑被动侧未开挖土体，通过螺栓固定在模型箱框架上；基坑支护结构包括挡土墙和支撑。本发明可模拟地下水位动态变化下基坑开挖工程的各个施工工况，确保了模拟试验的准确性，为基坑开挖问题的理论研究提供有效的试验数据支持，并为相关基坑工程的设计和施工提供一定参考意见。
【IPC分类】E02D33/00
【公开号】CN105696636
【申请号】CN201610205963
【发明人】应宏伟, 章丽莎, 魏骁, 张金红, 沈华伟, 王小刚, 朱成伟
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年4月1日