[发明专利]模拟承压水头升降的地基模型试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟承压水头升降的地基模型试验装置。包括模型箱、承压架空层、承压水头调节系统、传感器固定装置和量测系统；模型箱底部设置承压架空层；承压架空层与承压水头调节系统连接，通过调节承压水头调节系统的马里奥特瓶来控制模型箱内承压水头的升降；量测系统包括微型孔隙水压力传感器、微型土压力盒、多通道数据采集仪和数码照相机；本发明可模拟承压水头升降时承压层和上覆弱透水性地基土体之间的相互作用；量测不同承压水头下地基的水土压力和变形，整理相关试验数据并确定地基受力和变形发展规律等问题，为承压水升降引起的地基问题研究提供有效的试验数据支持，并对于之后理论分析模型提供依据。

技术领域

本发明涉及一种地基模型试验装置，特别是涉及承压水头升降条件下的地基模型试验装置，可用于模拟承压水头升降时承压层和上覆弱透水性地基土体之间的相互作用，研究不同承压水头下地基的水土压力响应和变形问题。

背景技术

在滨海、沿江地区不仅地下水丰富，地基土层常呈强、弱透水层间的互层分布，工程中常面临深基坑坑底弱透水层以下尚存在承压层的情况，承压水作用引起的基坑变形和失稳问题是该类地区深基坑工程的重大风险源之一。对于大面积基坑的中心区域可以简化为地基模型，可通过设计地基模型试验的方法来揭示该区域的承压水头变化引起的坑底弱透水层水土响应和变形规律。

相比于理论解析方法和有限元数值方法的研究采用既定的土体本构模型，计算得到的承压水头变化引起的土体水土压力和变形大小对计算参数的选取具有很大的依赖性；实际工程中较难进行对基坑坑底(位于基坑开挖区域内)的水土压力实时监测，进行大量相似的工程监测数据统计分析以获得承压水头变化引起的坑底弱透水层的变形规律的方法也很难实现；鉴于常重力下土工模型试验，不影响土体微观结构，土颗粒尺寸及土颗粒间相互作用关系与实际情况相符，能客观反映承压水和坑底弱透水层土颗粒之间的相互作用，广泛应用于考虑土体应力应变关系的微观研究。传统的承压水作用的相关土工模型试验研究，不考虑水中气体进入试验土体可能引起的非饱和土问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了模拟承压水头升降的地基模型试验装置，解决了试验中承压水头升降的模拟问题，可模拟承压水头升降时承压层和上覆弱透水性地基土体之间的相互作用，量测不同承压水头下地基的水土压力和变形，整理相关试验数据并确定承压水头升降下地基的受力和变形发展规律等问题，为承压水升降引起的地基问题研究提供有效的试验数据支持，并为之后理论分析模型提供依据。