一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，该装置主要由装样槽装置、水位控制槽装置、数据采集装置等组成。装样槽内部设有挡板插槽，可以通过改变内部实体挡板的嵌入深度来模拟实际基坑工程围护结构的嵌入深度对基坑底部及周围土体产生的渗流以及渗透破坏现象，克服了以往对只能研究土体一维渗流的局限；通过水位控制槽改变水位高度，模拟基坑在不同地下水位下的渗流以及渗透破坏；对双转子流量计、水头测量装置、变形测量装置所采集得到的数据进行分析，得到相应的渗流场、应力场、变形场。为实际基坑工程中围护结构的设计与施工提供指导，也可以作为岩土工程与水利工程教学与科研实验之用。
【专利说明】一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水利工程模型试验领域，具体地说是一种基坑工程渗透破坏发展过程的模型试验装置。
【背景技术】
[0002]在城市化进程不断加快的大环境下，地下空间的开发也随之发展。而地下空间的开发大多伴随着基坑的开挖，基坑的规模和类型得到不断发展，但是，基坑工程安全事故频发，近年来深基坑工程事故一般的发生率约占基坑工程数量的20%左右，有的城市甚至占到了 30%左右。基坑工程事故的频频发生，造成了重大的损失和严重的后果，已成为制约我国建筑事业并引起各方面密切关注的重要问题，引起了工程建设者的极大关注。因此有必要对深基坑工程施工安全进行深入研究，特别是在高地下水位地区，地下水的渗流作用对基坑工程施工的带来的影响。但是在以往的研究中，只能模拟一侧或两侧高水位作用下土体发生管涌以及流土现象，这与实际基坑工程中土体发生三维渗流有很大区别，得到的试验现象无法表征实际工程，难以再现基坑工程的管涌以及流土现象，也难以满足基坑工程渗透破坏研究的要求。
[0003]因此，需要一种新的试验装置以解决上述问题。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有问题，本实用新型提供了一种基坑工程渗透破坏发展过程的模型试验装置，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，包括装样槽装置、数据采集装置及外水位控制槽装置，其中，所述外水位控制槽装置与装样槽装置通过透水挡板连通；所述装样槽装置与数据采集装置通过数据线连接；所述装样槽装置包括装样槽四周容腔和装样槽内部容腔，所述装样槽内部容腔在装样槽四周容腔内部中心位置，装样槽内部容腔由四块实体挡板围成；所述的装样槽四周容腔的外侧设有刻度线。
[0006]本实用新型所述实体挡板包括三块实体挡板一和一块实体挡板二，所述实体挡板二的内侧设置蓄水槽。
[0007]本实用新型所述装样槽装置还包括用于安装实体挡板一和实体挡板二的挡板插槽，挡板插槽固定设置在所述装样槽内部容腔的底部。
[0008]本实用新型所述外水位控制槽装置由用于蓄水的水位控制槽和用于调节水位高度的水位调节孔构成，水位调节孔开设在水位控制槽一侧并沿所述水位控制槽的高度方向均匀间隔布置，水位控制槽外侧设有刻度线。
[0009]本实用新型所述数据采集装置包括:装样槽内壁高度方向均匀设置的水头测量装置一；沿实体挡板二内侧高度方向均匀设置的水头测量装置二 ；放置在装样槽土体上部的变形测量装置；设置在蓄水槽水流入口处的双转子流量计，其中，水头测量装置一、水头测量装置二、双转子流量计、变形测量装置都与计算机终端连接。
[0010]本实用新型采用上述技术方案，具有如下技术效果:
[0011]1、该装置能够更加真实地模拟实际基坑工程中土体发生渗流的现象，再现基坑工程的渗透破坏情况。可以通过改变内部实体挡板的嵌入深度来模拟实际基坑工程围护结构的嵌入深度对基坑底部及周围土体产生的渗流以及渗透破坏现象，克服了以往对只能研究土体一维渗流的局限；可以通过右侧的水位控制槽改变水位高度，模拟基坑在不同地下水位下的渗流以及渗透破坏；可以通过改变装样槽内部的土样，对基坑工程的管涌以及流砂现象进行研究。
[0012]2、该装置通过对数据采集装置收集的数据进行分析，得到相应的渗流场、应力场、变形场，得出结论，为实际基坑工程的设计与施工提供指导。
[0013]3、该装置所用的双转子流量计、水头测量装置、变形测量装置都与数据采集装置接通，通过数据采集装置对测量装置获取的数据进行收集。因此，与现有技术相比，该试验装置不仅节约了人力成本，还保证了数据的准确性。
[0014]4、该装置不仅为基坑工程的设计与施工提供指导作用，也能作为岩土工程与水利工程学科的教学与科研实验设备之用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型一侧实体挡板的结构示意图；
[0017]图3是本实用新型放结构置土样后的示意图；
[0018]其中，1、计算机终端；2、水头测量装置一 ；3、装样槽四周容腔；4、实体挡板一 ；5、装样槽内部容腔；6、水位控制槽；7、水位调节孔；8、透水挡板；9、挡板插槽；10、水头测量装置二 ；11、实体挡板二 ；12、蓄水槽；13、双转子流量计；14、变形测量装；15、刻度线。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
[0020]如图1所示，本实用新型公开了一种基坑工程渗透破坏发展过程的模型试验装置，该装置主要由装样槽装置、数据采集装置及外水位控制槽装置组成，所述外水位控制槽装置与装样槽装置通过透水挡板8相通。
[0021]优选地，本实用新型所述的外水位控制槽装置与装样槽装置一体成型，外水位控制槽装置与装样槽装置通过透水挡板8隔开。
[0022]本实用新型所述的装样槽装置包括装样槽四周容腔3和装样槽内部容腔5。
[0023]优选地，装样槽内部容腔5在装样槽四周容腔3内部中心位置处，所述装样槽内部容腔5由四块实体挡板围合形成，所述的装样槽四周容腔3的外侧设有刻度线15。
[0024]优选地，本实用新型所述实体挡板包括三块实体挡板一 4和一块实体挡板二 11。为了可以通过调整内部实体挡板的嵌入深度来模拟实际基坑工程中围护结构的嵌入深度对基坑底部及周围土体产生的渗流以及渗透破坏现象，本实用新型所述装样槽装置还包括用于安装实体挡板一 4和实体挡板二 11的挡板插槽9，挡板插槽9固定设置在所述装样槽内部容腔5的底部。
[0025]本实用新型所述实体挡板二 11的内侧设置蓄水槽12，在蓄水槽12上的水流入口接上双转子流量计13。
[0026]本实用新型所述的外水位控制槽装置由用于蓄水的水位控制槽6和用于调节水位高度的水位调节孔7构成，水位调节孔7开设在水位控制槽6右侧，沿所述水位控制槽6的高度方向均匀间隔布置。水位控制槽6通过对水位调节孔7的控制，如果需要高水位则用玻璃塞堵住下部的的水位调节孔，达到所需的模拟地下水位高度，改变水位高度，模拟基坑在不同地下水位下的渗流以及渗透破坏。
[0027]本实用新型所述数据采集装置包括:装样槽内壁高度方向均匀设置的水头测量装置一 2 ;沿实体挡板二 11内侧高度方向均匀设置的水头测量装置二 10 ;放置在装样槽土体上部的变形测量装置14 ;设置在蓄水槽12水流入口处的双转子流量计13，其中，水头测量装置一 2、水头测量装置二 10、双转子流量计13、变形测量装置14都与计算机终端I连接。
[0028]作为本实用新型的优选实施例，本实用新型在模拟基坑工程渗透破坏发展过程的试验时可通过以下步骤实现:
[0029]一、先在装样槽四周及实体挡板4内侧沿高度方向均匀布置水头测量装置10 ；
[0030]二、在挡板插槽9中插入实体挡板4并固定好位置；
[0031]三、根据所要模拟围护结构的嵌入深度上下调整一侧实体挡板4上的蓄水槽12，使得蓄水槽12上的水流入口与装样槽内部容腔5中的土样相齐平并接上双转子流量计13 ；
[0032]四、在装样槽四周容腔3和装样槽内部容腔5装入土样，分层装入并进行压实，排去土体孔隙中的气体，对土体进行饱和处理；在装样槽四周容腔3和装样槽内部容腔5中土样上部装上变形测量装置14，记录土体表面在刻度线15上的读数；五、将水头测量装置10、双转子流量计13、变形测量装置14与数据采集装置I接通。
[0033]六、将水源接入右侧水位控制槽6，根据所要模拟的地下水位高度通过水位调节孔7进行调节。
[0034]在水头差的作用下，装样槽四周容腔3与装样槽内部容腔5中的土样内形成渗流场，模拟基坑工程中围护结构周围的高地下水位绕过围护结构进入基坑，进而对基坑周围以及基坑底部土体产生的渗流以及渗透破坏。
[0035]水头测量装置、双转子流量计13、变形测量装置14实时记录数据，注意观察装样槽四周容腔3与装样槽内部容腔5中的土样表面细砂的流动情况并作记录，通过水位调节孔7改变水头高度，直至土样发生渗透破坏，得到此嵌入深度相应的渗流场，应力场，变形场。通过改变实体挡板4的嵌入深度，模拟实际基坑工程中围护结构的嵌入深度，继续进行以上试验过程，再现基坑工程中的渗流破坏现象，为实际基坑工程的施工与设计提供指导作用。
[0036]另外，还可以改变装样槽内部的土样，对不同土体基坑工程中，管涌以及流砂现象进行研究。
【权利要求】
1.一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，其特征在于，包括用于放置试验土样的装样槽装置，用于收集、处理数据的数据采集装置及用于控制水位的外水位控制槽装置，其中，所述外水位控制槽装置与装样槽装置通过透水挡板(8)连通；所述装样槽装置与数据采集装置通过数据线连接；所述装样槽装置包括装样槽四周容腔(3)和装样槽内部容腔(5)，所述装样槽内部容腔(5)在装样槽四周容腔(3)内部中心位置，装样槽内部容腔(5)由四块实体挡板围成；所述的装样槽四周容腔⑶的外侧设有刻度线(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，其特征在于，所述实体挡板包括三块实体挡板一(4)和一块实体挡板二(11)，所述实体挡板二(11)的内侧设置蓄水槽(12)。
3.根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，其特征在于，所述装样槽装置还包括用于安装实体挡板一(4)和实体挡板二(11)的挡板插槽(9)，挡板插槽(9)固定设置在所述装样槽内部容腔(5)的底部。
4.根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，其特征在于，所述外水位控制槽装置由用于蓄水的水位控制槽(6)和用于调节水位高度的水位调节孔(7)构成，水位调节孔(7)开设在水位控制槽(6) —侧并沿所述水位控制槽(6)的高度方向均匀间隔布置，水位控制槽(6)外侧设有刻度线(15)。
5.根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏发展过程的试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括:装样槽内壁高度方向均匀设置的水头测量装置一(2);沿实体挡板二(11)内侧高度方向均匀设置的水头测量装置二(10);放置在装样槽土体上部的变形测量装置(14);设置在蓄水槽(12)水流入口处的双转子流量计(13)，其中，水头测量装置一(2)、水头测量装置二(10)、双转子流量计(13)、变形测量装置(14)都与计算机终端(I)连接。
【文档编号】G01N15/08GK203949850SQ201420169512
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】周晓智, 孙杰, 袁磊, 葛路, 凌炜 申请人:河海大学