[发明专利]一种基于水囊法的模拟地基不均匀沉降的试验模型及方法

权利要求书

1.一种基于水囊法的模拟地基不均匀沉降的试验模型，包括上端开口的模型箱（1），模型箱的内部为设置地基层（15）的空腔（2），地基层的上方用于设置待试验的工程结构层（16）；其特征在于：所述模型箱空腔的底部设置有基底框架（3），基底框架由相互交错的隔板（4）组成，相邻隔板之间形成内部为空腔的方格（5），方格中设置有预制板（6）；所述预制板的下方设置有水囊（9），预制板下方的两侧固定有滑轮（7），隔板上设置有对滑轮导向的轮轨（8），水囊连接有水箱系统（10）；通过水箱系统可控制不同方格内的水囊缩胀，以实现地基层不同位置的沉降。

2.根据权利要求1所述的基于水囊法的模拟地基不均匀沉降的试验模型，其特征在于：所述基底框架（3）的上方设置有防止地基层（15）中的泥土下漏至方格（5）中的土工布（14）。

3.根据权利要求1或2所述的基于水囊法的模拟地基不均匀沉降的试验模型，其特征在于：所述模型箱（1）的一个侧面为便于观察空腔（2）中状况的透明玻璃门（11），透明玻璃门的两侧设置有固定于模型箱上的固定框架（12），固定框架上设置有便于玻璃门插入和取出的导向槽。

4.一种根据权利要求1所述的基于水囊法的模拟地基不均匀沉降的试验模型的实验方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).构建模型箱，根据试验要求和目的，构建长、宽、高尺寸符合要求的模型箱；

b).布置基底框架，根据要模拟的实际工程情况，首先在模型箱空腔的底部安装尺寸、方格数目符合要求的基底框架；

c).设置水囊和预制板，首先根据所要构建的地基层和工程结构层的重量，计算出每个预制板的受力范围，在基底框架的每个方格内安装水囊，并使水囊与水箱系统的相应端口相连接，然后在水囊的上方安置预制板，并保证预制板上的滑轮落入隔板上的轮轨中；

d).填筑地基层，根据要模拟的实际工程地质条件，选取适宜的土质铺设于基底框架的上方，形成地基层；并根据试验要求在地基层中埋设一定数量的压力传感器、位移传感器；

e).构建上部工程结构层，针对模拟对象，在地基层上修筑与待模拟对象一致的工程构筑物，形成工程结构层，并在相应的位置埋设应变、压力、位移传感器；

f).地基沉降模拟，根据设定的沉降位置，通过水箱系统控制相应方格内的水囊进行收缩，以实现模型箱中地基层相应位置的沉降，通过控制水囊的缩胀大小来控制地基层的沉降量；

g).数据采集和分析，在地基沉降模拟过程中，测量并记录所有埋设传感器的数据，通过监测数据传感器的数据变化，分析地基多点不均匀沉降引起的上部结构受力变形的变化规律，模拟测试可至地基层上的工程结构层完全破坏。