一种模拟地下结构浮力测试的试验系统

本发明属于土工室内模型试验，特别是涉及一种模拟地下结构浮力测试的试验系统。

背景技术：

1、随着地下空间的不断开发利用，地下结构抗浮问题也逐渐显现，特别是沿海地区，地下水位高、土层处于饱和状态，同时还常因暴雨袭击而使地下水位激增，地下结构浮起破坏的事故也频繁出现。

2、目前，针对地下结构浮力测试的室内试验都是借助力的平衡原理，通过测定地下结构上浮瞬间所受到的浮力，并以此来判定地下结构在不同土层中所受浮力与阿基米德定量是否存在差异。上述方法都需要捕捉地下结构上浮的瞬间，不仅在技术上存在很大难度，并且当地下结构浮起时，其与周围土体的接触状态也发生了明显变化，可能使测得的数据与实际存在出入，为此需发明一种不需要捕捉地下结构浮起瞬间的浮力测试系统。

3、为了进行地下结构浮力测试，同济大学发明了一种高精度地下结构静水浮力模型试验系统(公开号：cn101806669b)，该试验系统包括外箱、内箱及用于测量内箱位移的监测装置，内箱由内箱侧壁和内箱底板组成，内箱底板设于内箱侧壁一端内形成间隙配合，内箱底板通过柔性止水带与所述内箱侧壁密封连接，内箱侧壁与外箱可活动式连接固定。该试验系统可以消除摩擦力对浮力测试结果的影响，系统误差小。但该系统仍需判定地下结构浮起的瞬间，实际操作困难，准确性不高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据，解决了背景技术提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，包括模型外箱、填充在模型外箱内部的介质填充层、以及放置在介质填充层上模拟地下结构的内箱；所述模型外箱的底侧面设置有至少三根装有轴力计的支撑柱；且所述介质填充层没过支撑柱的顶部；内箱内部放置有配重物，所述内箱位于支撑柱正上方的介质填充层、且底部没入介质填充层内部。

4、进一步地，所述模型外箱一侧沿竖直方向等间隙设置有若干预留孔，所述预留孔通过软管与测压管相连。

5、进一步地，所述轴力计设置在支撑柱中部位置。

6、进一步地，所述介质填充层内由上至下设置有多个孔隙水压力计。

7、进一步地，所述孔隙水压力计、轴力计和测压管采集的数据经数据采集仪传输至数据终端。

8、进一步地，所述介质填充层包括水、砂土、黏土。

9、进一步地，所述模型外箱的底部一侧设置有进水管，且所述进水管上设置进水阀；所述模型外箱的底部铺设有沙层，且沙层的顶部没过进水管的顶端面。

10、进一步地，所述模型外箱和内箱均由有机玻璃板制成；所述模型外箱上设置有刻度线。

11、本发明具有以下有益效果：

12、1、本发明实现在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据。

13、2、本发明在测定地下结构所受浮力时不需要捕捉地下结构浮起的瞬间，仅需读取支撑体系中轴力计的变化值，此变化值即为地下水位变化引起作用于地下结构上浮力的差值；根据此值可以计算得到地下结构在不同土层中所受浮力的大小，并据此可得到地下结构在不同土层中所受浮力与静水中浮力的关系。

14、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于：包括模型外箱(4)、填充在模型外箱(4)内部的介质填充层(3)；

2.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)一侧沿竖直方向等间隙设置有若干预留孔，所述预留孔通过软管与测压管相连。

3.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述轴力计(5)设置在支撑柱6中部位置。

4.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述介质填充层(3)内由上至下设置有多个孔隙水压力计(2)。

5.根据权利要求4所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述孔隙水压力计(2)、轴力计(5)和测压管采集的数据经数据采集仪传输至数据终端。

6.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述介质填充层(3)包括水、砂土、黏土。

7.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)的底部一侧设置有进水管(1)，且所述进水管(1)上设置进水阀。

8.根据权利要求7所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)的底部铺设有沙层，且沙层的顶部没过进水管(1)的顶端面。

9.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)和内箱(9)均由有机玻璃板制成。

10.根据权利要求9所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)上设置有刻度线。

技术总结
本发明公开了一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，涉及土工室内模型试验技术领域。本发明包括模型外箱、填充在模型外箱内部的介质填充层、以及放置在介质填充层上模拟地下结构的内箱；模型外箱的底侧面设置有至少三根装有轴力计的支撑柱；且介质填充层没过支撑柱的顶部；内箱内部放置有配重物，内箱位于支撑柱正上方的介质填充层、且底部没入介质填充层内部。本发明实现在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据。

技术研发人员：孙玉永,肖红菊
受保护的技术使用者：铜陵学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14