一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置的制作方法

本实用新型涉及地下连续墙施工工程技术领域，尤其涉及一种地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置。

背景技术：

地下连续墙因具有防渗、防漏、变形小等优点而被广泛应用于各类基坑支护。由于其工程造价较高，前期的力学性能计算和结构设计极为重要。地下连续墙通常采用工程经验类比法，根据类似工程的施工经验进行施工，具有很大的不确定性。经过近一个世纪的演变，地下连续墙技术在结构形式、施工机械及工法、用途、力学性能以及设计方法等各方面都得到了长足进步和发展，但在地下连续墙成槽施工过程对周围环境造成的影响方面并没有得到足够重视。针对地下连续墙的室内试验通常只是研究其成型后的支护效果，而忽略了在地下连续墙成槽过程中周围土体的变形和应力变化。地下连续墙成槽施工过程造成的周围土体变形和原有应力变化都会对邻近地表建筑物、地下管线等产生不良影响，甚至破坏。因此，提供一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置，并通过该模拟装置研究地连墙施工阶段对土体扰动程度以及土体的衍生问题，以便用于指导地下连续墙的设计、施工工作是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术解决地连墙施工阶段对土体扰动程度及土体的衍生等问题存在的不足，提供了一种结构简单、过程直观、试验速度快、结果准确，且造价低廉的地下连续墙成槽全过程试验模拟装置。

实现本实用新型发明目的的技术方案是提供一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置，它包括模型箱、上水箱、下水箱、地下连续墙开挖土体模型；所述的模型箱为由底面和四个侧面围成的正方体，钢板底面和钢板侧壁采用钢板整体焊接而成，其余三个侧面由透明钢化玻璃围成，模型箱整体放置在基座上；若干块的开挖土体模型块和薄膜囊紧靠模型箱内钢板侧壁和前玻璃壁放置，地下连续墙开挖土体模型的底部采用千斤顶支撑，模型箱内填砂土；所述的上水箱挂靠模型箱外钢板侧壁的一侧，上水箱和模型箱的侧壁相对应处分别开有圆孔，圆管穿过圆孔，通过圆管将上水箱与薄膜囊相连连通；上水箱的一侧的上部开有溢水孔，通过管道与下水箱相连；下水箱中的泥浆由压力泵通过管道送人上水箱。

本实用新型所述的开挖土体模型块为长方体，顶部设有插口，底部设有承插口。

在本实用新型技术方案中，开挖土体模型块块体依次叠加五层为一段地下连续墙开挖土体，各层之间通过插口与承插口将上下块体连接；地下连续墙开挖土体模型共设三段地下连续墙开挖土体，依次相邻排列。

本实用新型的有益效果是：采用简易材料完成地下连续墙成槽全过程的模拟，该试验装置按比例缩小了现场的一些地形地貌并且对各种变量进行控制，不用在实地进行复杂的全尺寸试验，且比数值模型具有更真实的试验成果，试验速度快、结果准确；同时还具有试验过程直观、成本低廉等优势。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置结构的轴测示意图。

图2是本实用新型提供的一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置结构的正视示意图。

图3是本实用新型提供的一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置的底部示意图。

图4是本实用新型所述的开挖土体模型块的轴测示意图。

其中：1.砂土，2. 后玻璃壁，3. 玻璃侧壁，4.基座，5.千斤顶，6. 压力泵，7.下水箱，8.橡胶软管，9上水箱，10橡胶薄膜囊，11圆管，12.开挖土体模型块，13泥浆，14. 钢板侧壁，15.前玻璃壁，16.钢板底板，17.插口，18.承插口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细阐述。

实施例1

参见附图1、2和3，它们分别是本实施例提供的一种用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置结构的轴测示意图、正视示意图和底部示意图；模拟装置包括模型箱、上水箱9、下水箱7、若干个开挖土体模型块12。模型箱为由底面和四个侧面围成的正方体，底面和一个侧面为钢板，模型箱的前后面及另一个侧面为透明的界面；在本实施例中，钢板底面16和钢板侧壁14采用钢板整体焊接而成，其余三个侧面分别为玻璃侧壁3、后玻璃壁2和前玻璃壁15，采用钢化玻璃进行围护，模型箱整体放置在基座4上；若干个开挖土体模型块12组成的地下连续墙开挖土体模型和薄膜囊10置于模型箱内一侧，地下连续墙挖土体模型的底部采用千斤顶5支撑，模型箱内填砂土1；上水箱9挂靠模型箱外钢板侧壁14的一侧，水箱侧边与模型箱侧壁处各开有相匹配的圆孔，圆管11穿过两圆孔，上水箱9通过圆管11与模型箱内设置的薄膜囊10相连连通；上水箱9内部充填泥浆13，上水箱9的一侧的上部开有溢水孔，通过一根水管8与下水箱7相连；下水箱7中的泥浆13通过压力泵6和另一根水管8将其填充进入模型箱，再进入薄膜囊10内。

参见附图4，它是开挖土体模型块12的轴测示意图，它为长方形块体，顶部设有插口17，底部设有承插口18。地下连续墙开挖土体模型为三段式，每段由五层开挖土体模型块12叠加而成，每层之间通过插口17与承插口18，采用承插式接口方式将上下块体连接，连接处粘贴橡胶密封条。三段地下连续墙开挖土体之间相互独立、依次相邻排列，置于模型箱内，使用千斤顶5独立控制各段中开挖土体模型块12的升降。

本实施例中，模型箱的尺寸为1.2 m*1.2 m*1.2 m的正方体，模型箱整体放置在基座4上，基座4可由砖石砌筑，或由千斤顶顶升，高度为40 cm。模型箱所使用的钢板侧壁的钢板厚度为1.2 mm的碳素钢；三面玻璃侧壁所使用的钢化玻璃的厚度为12 mm。模型箱钢板底板16对应地下连续墙模型处开口。模型箱内砂土1为干细砂，砂层与模型钢板底板16相对高度为1 m。模型箱侧壁开孔与模型钢板底板16相对高度为1 m。薄膜囊10为橡胶薄膜囊。

本实施例中，地下连续墙开挖土体模型分为三段，从模型箱开孔一侧开始，依次为Ⅰ段的开挖土体模型块12的长度15 cm，宽度5 cm, Ⅱ段的开挖土体模型块12的长度30 cm，宽度5 cm，Ⅲ段的开挖土体模型块12的长度30 cm，宽度5 cm，依次相邻设置在模型箱的一侧。每段中的开挖土体模型块12共有五层，每层厚度20 cm，材质为蜂巢铝板。

上水箱9尺寸为30 cm*30 cm*30 cm，上水箱9内的液体高度与模型箱内的砂面平齐；上水箱9内侧壁开溢水孔高度略高于模型箱内的砂土1表面。下水箱7尺寸约为50 cm*50 cm*50 cm。使用压力泵6将下水箱7里的液体抽到上水箱9。千斤顶5为液压千斤顶，承重2 t。

采用本实施例提供的用于地下连续墙成槽全过程试验的模拟装置，试验方法步骤如下：

步骤一，安装模型箱，承插连接开挖土体模型块12的插口17和承插口18，设置地下连续墙开挖土体模型各层各段，紧靠模型箱前玻璃壁15放置，使用三个液压千斤顶5分别顶住三段开挖土体模型块12滑块的最下部块体，使三段开挖土体滑块模型块12最顶面与砂土1表面相平齐；

步骤二，将砂土1分层填筑进大模型箱中，用以模拟自然条件下砂土的沉积过程。每层填土完毕后进行整平再填筑下一层土，直到试验设定土层厚度值；

步骤三、在下水箱7中配置相关配比的泥浆浆液13，通过泵6将浆液抽送到上水箱9中，液面略高于砂面；

步骤四，上水箱9侧边与模型箱一侧14相近处各自开圆孔，通过圆管11连通，模型箱内侧14有开口薄膜囊10，薄膜囊10开口与侧壁圆孔内的圆管11相连；

步骤五，降低Ⅰ段中底部开挖土体模型块12的千斤顶5的高度，泥浆浆液13随着开挖土体模型块12高度的降低，由上水箱9进入橡胶薄膜囊10，液面应与砂土1表面相平，起到支撑砂土1侧壁的作用，并保持其它各段开挖土体模型中的开挖土体模型块不滑动；当第Ⅰ段最底层的开挖土体模型块12顶面降低至模型箱底面以下时，可用锤轻击，使其绕中间承插接口旋转，待与上层开挖土体模型块分开后，使用木块顶住其上侧开挖土体模型块两侧，继续降低千斤顶5，使其脱离并取出。抬升千斤顶5，去掉两侧辅助木板；重复本步骤，至本段中五层开挖土体模型块均取出；

重复步骤五，依次取出Ⅱ、Ⅲ段地下连续墙的开挖土体模型块，直至地下连续墙开挖土体模型中全部的开挖土体模型块的移除，完成地下连续墙成槽全过程模拟。

通过观察、测量、记录各步骤操作时模型箱中砂土的变形和应力变化，用于分析试验结果。