一种悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统的制作方法

本发明属于地下水渗流控制技术领域，尤其涉及一种适用于研究截水或者降水条件下基坑渗流的模型试验系统。

背景技术：

地下水渗流控制是基坑工程中一项重要安全控制技术。目前规范中鲜有关于悬挂式止水帷幕下的基坑渗流分析，现有的悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统尺寸都比较小，没有充分考虑影响半径对渗流的影响。且他们的水头测量装置在测量过程中存在较大的误差。经过考虑影响半径以及对测量装置进行改良，本发明设计了一套全新的悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统，此系统可以更准确的用于渗流基本理论研究或数值计算结果的验证。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统，旨在通过土箱上的水压监测系统与沉降监测系统，得到基坑中的渗流场分布以及基坑外的沉降变化规律。

为满足上述需求，本发明采用的技术方案是：

一种悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统，包括：土箱、土箱主体、上水箱、水循环系统、水压监测系统、沉降监测系统、进水过渡板、帷幕挡板、流量计、基坑；其中，

土箱各个面为有机玻璃板，土箱内部自左至右设置帷幕挡板和进水过渡板，将土箱内部自左至右分割为基坑、土箱主体和上水箱，土箱主体的正面设有多个第二通孔，土箱主体内部盛放砂土；上水箱无上盖，上水箱右侧设有第一通孔，采用活塞堵住第一通孔；基坑左侧设有多个下游出水口；土箱主体与上水箱之间由进水过渡板分隔，进水过渡板上设有第三通孔，进水过渡板由第一挡板支架固定，且可在第一挡板支架之间竖向滑动；土箱主体与基坑之间由帷幕挡板分隔，帷幕挡板由第二挡板支架固定，且可在第二挡板支架之间竖向滑动；

水循环系统由自吸水泵和水箱组成，自吸水泵的一端连接水箱的一端，自吸水泵的另一端通过水管插入到上水箱内部，水箱的另一端连接流量计的一端，流量计的另一端连接三通管件，所述三通管件穿过下游出水口插入到基坑内，将下游出水口的水经水箱泵回上水箱。

水压监测系统由多个液位计与多个孔隙水压力计组成，液位计排布在土箱主体下部外侧每隔10cm放置一个，液位计通过水箱宝塔接头穿过第二通孔与土箱主体内的降水井管相连；孔隙水压力计埋置在土箱主体的砂土中，且位于帷幕挡板的右侧，从下往上每隔20cm放置一个。

沉降监测系统由多个位移测微计组成，位移测微计位于土箱主体的砂土表面上，沿着纵向布置，每隔20cm放置一个。

作为优选，进水过渡板和帷幕挡板为两片铝板加内置骨架。

本发明有益效果是：本发明悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统能够在土箱内渗流达到稳定状态下，对出水口流量进行观测，得到帷幕板不同插入深度下的基坑涌水量试验值；能够通过观测基坑外水位，得到基坑降水影响半径试验值；同时还能够通过观测基坑外地面沉降，得到基坑降水造成的坑外沉降试验值。

附图说明

图1为悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统前视图；

图中：1—土箱主体；2—上水箱；3—水循环系统；4—孔隙水压力；5—位移测微计；6—进水过渡板；7—帷幕挡板；8—流量计；9—基坑；10—土箱；11—第二通孔；12—自吸水泵；13—水箱。

具体实施方式

悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统具有可以模拟实际工况，获得与实际工程相符的渗流流网形态，用来研究地下水渗流场的特征和规律。实验结果可指导实际工程设计，同时用来修正基坑规程中的地下水涌水量、坑外水位降深以及降水引起的沉降计算等优点。

如图1所示，本发明提供一种悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统，包括：土箱、土箱主体、上水箱、水循环系统、水压监测系统、沉降监测系统、进水过渡板、帷幕挡板、流量计、基坑；其中，

土箱各个面为有机玻璃板，土箱内部自左至右设置帷幕挡板和进水过渡板，将土箱内部自左至右分割为基坑、土箱主体和上水箱，土箱主体的正面设有多个第二通孔，土箱主体内部盛放砂土；上水箱无上盖，上水箱右侧设有第一通孔，采用活塞堵住第一通孔；基坑左侧设有多个下游出水口；土箱主体与上水箱之间由进水过渡板分隔，进水过渡板上设有第三通孔，进水过渡板由第一挡板支架固定，且可在第一挡板支架之间竖向滑动；土箱主体与基坑之间由帷幕挡板分隔，帷幕挡板由第二挡板支架固定，且可在第二挡板支架之间竖向滑动；

水循环系统由自吸水泵和水箱组成，自吸水泵的一端连接水箱的一端，自吸水泵的另一端通过水管插入到上水箱内部，水箱的另一端连接流量计的一端，流量计的另一端连接三通管件，所述三通管件穿过下游出水口插入到基坑内，将下游出水口的水经水箱泵回上水箱。

水压监测系统由多个液位计与多个孔隙水压力计组成，液位计排布在土箱主体下部外侧每隔10cm放置一个，液位计通过水箱宝塔接头穿过第二通孔与土箱主体内的降水井管相连；孔隙水压力计埋置在土箱主体的砂土中，且位于帷幕挡板的右侧，从下往上每隔20cm放置一个。

沉降监测系统由多个位移测微计组成，位移测微计位于土箱主体的砂土表面上，沿着纵向布置，每隔20cm放置一个。

进水过渡板和帷幕挡板为两片铝板加内置骨架。

本发明悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统能够在土箱内渗流达到稳定状态下，对出水口流量进行观测，得到帷幕板不同插入深度下的基坑涌水量试验值；能够通过观测基坑外水位，得到基坑降水影响半径试验值。能够通过观测基坑外地面沉降，得到基坑降水造成的坑外沉降试验值。

本发明利用悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统通过改变不同的帷幕插入深度，模拟实际工程中悬挂式止水帷幕下基坑工程的渗流场的分布。该系统能准确模拟实际工况，还可以改变基坑形状，研究不同基坑形状下的渗流场特点。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统，包括：土箱、土箱主体、上水箱、水循环系统、水压监测系统、沉降监测系统、进水过渡板、帷幕挡板和流量计、基坑。本发明的悬挂式止水帷幕渗流模型试验系统通过改变不同的帷幕插入深度，模拟实际工程中悬挂式止水帷幕下基坑工程的渗流场的分布。该装置能准确模拟实际工况，还可以改变基坑形状，研究不同基坑形状下的渗流场特点。

技术研发人员：张钦喜;张志红;王成名;周与诚;石健;郑筱彦;翟玉新;孔恒;郭飞;田治州
受保护的技术使用者：北京工业大学;北京城建科技促进会;北京健安诚岩土工程有限公司;中铁建设集团有限公司;北京市政建设集团有限责任公司
技术研发日：2018.08.17
技术公布日：2019.05.07