专利名称：深基坑工程施工和监测模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种深基坑工程施工和监测模拟试验装置，用于深基坑工程施工 和监测的研究和教学。
背景技术：
随着地下空间的开发，全国各个主要城市地铁的规划建设以及高层、超高层建筑 物基础的不断加深，深基坑施工的安全问题及深基坑施工对周边环境的扰动问题已引起人 们越来越多的关注。目前，还没有用于深基坑围护结构设计、施工及监测的研究和教学的模 拟试验装置，现有的基坑围护设计理论用于复杂地质条件下也需要通过其他手段进行补充 验证，并且现有教学环节中学生缺乏对深基坑施工整体过程和基坑施工动态过程及其对周 边环境影响的直观认识。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于提供一种深基坑工程施工和监测模拟试验装 置，可以用于模拟基坑施工过程中围护结构内力与变形规律。为了解决上述技术问题，本实用新型提供的深基坑工程施工和监测模拟试验装 置，包括一模型箱和设在模型箱内的若干个监测器，所述模型箱内为土体，所述土体内设有 一地下连续墙，所述土体上设有模拟建筑物，所述模拟建筑物位于所述地下连续墙的一侧。优选地，所述地下连续墙的另一侧为深基坑。进一步地，所述深基坑内设有一道或多道支撑。更进一步地，所述地下连续墙的侧壁上黏贴有若干个梁托，所述梁托位于所述深 基坑内，所述梁托上放置有圈梁，所述支撑一端顶在所述圈梁上，所述支撑另一端顶在模型 箱的侧壁上、并置于黏贴在该模型箱侧壁的梁托上。更进一步地，所述监测器包括多个微型压力盒、多个电测位移计和多个应变计，所 述多个微型压力盒设在地下连续墙的侧壁上、并位于土体内，所述多个电测位移计分别设 在地下连续墙的墙顶处和模拟建筑物的两侧壁上，所述多个应变计分别设在地下连续墙上 和所述支撑上。更进一步地，所述深基坑的同一水平面上设有一个或多个支撑。更进一步地，所述每个支撑包括支撑主段、设于支撑主段一端并与支撑主段呈角 度的斜撑段、设于支撑主段另一端的微调段。更进一步地，所述微型压力盒位于所述支撑主段的轴线上。更进一步地，所述模型箱上垂直于地下连续墙的侧壁为透明玻璃板。本实用新型的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，可以用于模拟基坑施工过程 中围护结构内力与变形规律和对周围建筑的影响，用于地下工程研究、结构设计和教学试 验研究中。
图1为本实用新型深基坑施工和监测模拟试验装置的示意图。图2为图1中A-A剖视图(同一水平面上一根支撑)。图3为图1中A-A剖视图(同一水平面上两根支撑)。图4为支撑的结构示意图。图5为图1中B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的方案进一步说明。如图1所示的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，包括一模型箱10和设在模型 箱10内的若干个监测器，模型箱10内为土体1，土体1内设有一地下连续墙9，土体1上设 有模拟建筑物11，模拟建筑物11位于地下连续墙9的一侧，地下连续墙的另一侧为深基坑 16，深基坑16内还设有一道或多道支撑7，如图5所示，地下连续墙7的侧壁上黏贴有若干 个梁托6，可在地下连续墙9上每隔一定距离处黏贴梁托6，梁托6采用小块有机玻璃模拟， 梁托6位于深基坑16内，梁托6上放置有圈梁4，支撑7 —端顶在圈梁4上，支撑7另一端 顶在模型箱10的侧壁上，并置于黏贴在该模型箱侧壁的梁托6上。其中，监测器包括多个微型压力盒8、多个电测位移计2和多个应变计5，多个微型 压力盒8设在地下连续墙9的侧壁上、并位于土体1内，可在连续墙9的不同深度处均勻布 置，用于监测不同埋深处作用于地下连续墙9上的水土压力；设在地下连续墙9的墙顶处的 电测位移计2，用于墙顶位移的监测，设在模拟建筑物11的两侧壁上的电测位移计2，用于 监测其深基坑施工过程中使该模拟建筑物11产生的不均勻沉降；多个应变计5分别设在地 下连续墙9上和支撑7上，用于监测不同位置的应力。如图2和图3所示，深基坑16的同一水平面上设有一个或多个支撑7，如图4所 示，每个支撑7包括支撑主段13、设于支撑主段13 —端并与支撑主段13呈角度的斜撑段 15、设于支撑主段13另一端的微调段14，微调段14和支撑主段13之间通过螺纹连接，这里 采用长度可以微调的支撑7，方便了安装。每个支撑的形式可采用不同的支撑截面尺寸，同 时，支撑7可以进行上下和左右移动。微型压力盒8位于支撑主段1的轴线上，这个位置处的弯矩较大，容易监测到压 力。模型箱10上垂直于地下连续墙9的侧壁为透明玻璃板12，便于观察施工情况。在模拟建筑物上，可以通过增加或减去一定数量的砝码3，以模拟不同的建筑物荷 载，从而监测基坑施工过程中对不同建筑物沉降产生的影响。采用本实用新型的深基坑工程施工和监测模拟试验装置进行试验的方法如下(1)安装监测仪器，将应变计5分别安装在地下连续墙9和支撑7上，将微型压力 盒8安装在连续墙9上；将电测位移计2分别安装在地下连续墙9的墙顶处和模拟建筑物 11的两侧壁上；(2)将土体1填入模型箱10内，并将连续墙9竖直放入模型箱10的设计位置；(3)平整土体，用铲子对土体一角进行开挖，形成深基坑16，并在开挖过程中逐步 安装梁托6、圈梁4、支撑7，同时进行数据采集，开挖过程与数据采集过程相结合，并记录好每个工况开始的时间，以便进行下一步的数据分析；(4)试验完成后，根据仪器的基本原理进行数据处理，得出各个监测值随工况的变 化情况；(6)在进行围护结构优化试验时，通过调整支撑的个数及支撑的位置，如图2和图 3所示，进行两组或多组试验，并对比试验的结果，根据结构安全、施工方便、对环境影响小、 节省成本的原则，选择最优的设计方案。本实用新型的的试验装置主要用于(1)地下工程研究方面，可以进行深基坑施工过程中围护结构的内力和围护墙上 的水土压力变化规律研究、深基坑施工对周边的环境影响研究；(2)结构设计方面，可以进行围护结构的安全验证，还可以通过试验数据的综合对 比进行围护结构优化；(3)教学试验方面，使学生对深基坑施工与监测过程有一个更深入直观的认识。深基坑工程施工和监测模拟试验装置在上述深基坑模型中，将深基坑工程简化为 平面应变问题，地下连续墙、支撑、基坑周围的建筑物均根据相似理论使用合适的材料制 作，如梁托、支撑等采用空心塑料制作。各位移计、应变计和微型压力盒则分别对地下连续 墙墙顶位移、深层挠曲、内力及水土压力、以及水平支撑轴力、周边建筑物不均勻沉降进行 了监测模拟。本实用新型的深基坑工程施工和监测模拟试验装置可以用于模拟基坑施工过程 中围护结构内力与变形规律，以及对周边环境的影响。可以通过调整支撑的截面及支撑点 位置进行对比试验，进行实际设计中围护结构优化及安全验证。同时，还可以用于基坑施工 和监测的试验教学，使学生对深基坑围护结构受力特征、设计原理和施工技术有感性直观 的认识，提高学生对基坑工程的监测及管理能力。
权利要求1.一种深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是包括一模型箱(10)和设在模 型箱(10)内的若干个监测器，所述模型箱(10)内为土体(1)，所述土体(1)内设有一地下 连续墙(9)，所述土体(1)上设有模拟建筑物(11)，所述模拟建筑物(11)位于所述地下连 续墙(9)的一侧。
2.根据权利要求1所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述地下 连续墙(9)的另一侧为深基坑(16)。
3.根据权利要求2所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述深基 坑(16)内设有一道或多道支撑(7)。
4.根据权利要求3所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述地下 连续墙(7)的侧壁上黏贴有若干个梁托(6)，所述梁托(6)位于所述深基坑(16)内，所述梁 托(6)上放置有圈梁G)，所述支撑(7) —端顶在所述圈梁(4)上，所述支撑(7)另一端顶 在模型箱(10)的侧壁上、并置于黏贴在该模型箱(10)侧壁的梁托(6)上。
5.根据权利要求4所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述监测 器包括多个微型压力盒(8)、多个电测位移计( 和多个应变计(5)，所述多个微型压力盒 ⑶设在地下连续墙(9)的侧壁上、并位于土体⑴内，所述多个电测位移计(2)分别设在 地下连续墙(9)的墙顶处和模拟建筑物(11)的两侧壁上，所述多个应变计( 分别设在地 下连续墙(9)上和所述支撑(7)上。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特 征是所述深基坑(16)的同一水平面上设有一个或多个支撑(7)。
7.根据权利要求6所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述每个 支撑(7)包括支撑主段(13)、设于支撑主段(1 一端并与支撑主段(1 呈角度的斜撑段 (15)、设于支撑主段(13)另一端的微调段(14)。
8.根据权利要求7所述的基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述微型压 力盒(8)位于所述支撑主段(13)的轴线上。
9.根据权利要求8所述的深基坑工程施工和监测模拟试验装置，其特征是所述模型 箱(10)上垂直于地下连续墙(9)的侧壁为透明玻璃板(12)。
专利摘要本实用新型提供一种深基坑工程施工和监测模拟试验装置，包括一模型箱和设在模型箱内的若干个监测器，所述模型箱内为土体，所述土体内设有一地下连续墙，所述土体上设有模拟建筑物，所述模拟建筑物位于所述地下连续墙的一侧。该装置可以用于模拟基坑施工过程中围护结构内力与变形规律，用于教学试验研究中。
文档编号E02D17/02GK201843152SQ20102056768
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者何坤, 夏才初, 张国柱, 肖素光, 邹一川 申请人:同济大学