[发明专利]模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置

权利要求书

1.一种模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、承压架空层(2)、若干对称面挡土单元(3)、基坑支护结构、承压水头调节系统和量测系统六个部分；所述模型箱(1)由模型箱框架(1-1)、钢化玻璃(1-2)、模型箱底板(1-3)、顶框(1-4)、反力板(1-5)和模型箱底座(1-6)组成；所述模型箱框架(1-1)的底部固定模型箱底板(1-3)，前后两个侧面固定钢化玻璃(1-2)；所述模型箱框架(1-1)和反力板(1-5)均固定在模型箱底座(1-6)上，顶部通过顶框(1-4)连接；所述模型箱(1)的右侧底部安装连通承压架空层(2)的阀门(9)，用于连接模型箱(1)和承压水头调节系统；

所述承压架空层(2)由带通水孔的不锈钢板(2-1)、不锈钢短柱(2-2)和反滤土工织物(2-3)组成；所述带通水孔的不锈钢板(2-1)底部固定不锈钢短柱(2-2)，放置于模型箱(1)内的模型箱底板(1-3)上，并与模型箱框架(1-1)、钢化玻璃(1-2)密封连接；所述带通水孔的不锈钢板(2-1)表面粘贴反滤土工织物(2-3)，防止承压水头变化过程中试验土体的流失；

所述对称面挡土单元(3)为U型不锈钢条，通过螺栓(4)固定在模型箱框架(1-1)上；所述U型不锈钢条之间通过H型止水橡胶条连接，U型不锈钢条与模型箱框架(1-1)通过S型止水橡胶条连接；

所述基坑支护结构包括挡土墙(5)、挡土墙支架(6)和若干支撑单元(8)；所述挡土墙(5)上部通过支架固定螺栓(7)固定挡土墙支架(6)，中部开有螺纹孔，通过螺纹孔螺纹连接安装支撑单元(8)所需的支撑固定螺栓(8-7)，两侧开槽固定止水橡胶条(5-1)；所述止水橡胶条(5-1)保证挡土墙(5)移动过程中与模型箱(1)接触面不发生漏水；所述支撑单元(8)的一端具有内螺纹口，内螺纹口与支撑固定螺栓(8-7)螺纹连接，实现支撑单元(8)的安装；

所述承压水头调节系统由水压计(11)、马里奥特瓶(12)和支架(13)组成；所述水压计(11)通过三通管连接模型箱(1)和马里奥特瓶(12)；所述支架(13)的顶端安装定滑轮(13-1)，钢丝绳(13-2)一端连接手摇器(13-3)，另一端绕过定滑轮(13-1)连接马里奥特瓶(12)，通过手摇器(13-3)控制马里奥特瓶(12)的升降调节承压水头的大小；所述马里奥特瓶(12)由有机玻璃圆筒(12-1)、进气阀门(12-2)、通水阀门(12-3)、出气阀门(12-4)和气囊(12-5)组成；所述有机玻璃圆筒(12-1)底部设置进气阀门(12-2)和通水阀门(12-3)，顶部设置出气阀门(12-4)；所述进气阀门(12-2)与气囊(12-5)连接；

所述量测系统包括微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器、多通道数据采集仪和数码照相机；所述微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、位移传感器通过信号传输线连接多通道数据采集仪；所述数码照相机放置于模型箱正前方；所述微型土压力盒安装在挡土墙(5)上；所述微型孔隙水压力传感器埋设在土体内；所述位移传感器安装在挡土墙(5)和基坑内外土体表面，分别监测挡土墙(5)的位移和基坑土体变形情况。

2.根据权利要求1所述的一种模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述支撑单元(8)包括实心铝杆(8-1)、伸缩杆(8-2)和支撑连接螺栓(8-3)；所述实心铝杆(8-1)上开有若干凹槽，一端具有内螺纹口；所述伸缩杆(8-2)为空心铝管，伸缩杆(8-2)上开有若干螺纹孔；所述支撑连接螺栓(8-3)穿过伸缩杆(8-2)上的螺纹孔抵住实心铝杆(8-1)的凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述支撑单元(8)包括第一支撑杆(8-4)、第二支撑杆(8-5)和套筒(8-6)；所述第一支撑杆(8-4)的一端具有外螺纹；所述第二支撑杆(8-5)的一端具有内螺纹口，另一端具有外螺纹；所述套筒(8-6)具有内螺纹通道，一端螺纹连接第一支撑杆(8-4)，另一端螺纹连接第二支撑杆(8-5)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述数码照相机在试验过程中应排除干扰，其位置不可发生挪动；可根据拍摄需要增设光源。