CN104912123B - 基坑隆起模型实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基坑隆起模型实验装置，包括模型箱和液体容器，液体容器与模型箱的底部之间设有连接管连通，模型箱内设有两块相互平行的模型板和用于支撑所述模型板的支撑杆件，模型板的下端与所述模型箱底面之间设有悬空间隙，悬空间隙内固定设有隔板，隔板上阵列地设有小孔，连接管与所述模型箱之间的连通口位于所述隔板的下方。本发明还公开了一种基坑隆起模型实验方法。本发明的基坑隆起模型实验装置及实验方法，通过设置模型箱和模型板，模型板竖直安装在模型箱内，在隔板上方分层固结粉质粘土，再在液体容器内注水，如此即可对模型箱内的粉质粘土进行基坑隆起模型实验，具有操作简单，准确性好的优点，且重复性好。
Description
技术领域
本发明属于基础坑技术领域，具体的涉及一种基坑隆起模型实验装置及实验方法。
背景技术
中国的基坑工程大都集中于东部沿海冲积平原地区，且多为软土地基。软土地基具有地下水位高、地基土强度低的特性，导致基坑失稳破坏事故时有发生。正确评价承压水作用下软土基坑坑底抗隆起稳定性对软土地区基坑工程施工安全具有重要意义。
目前的基坑坑底抗隆起分析方法主要有理论分析法（极限平衡法、极限分析法、非线性有限元法和可靠度分析方法）和现场实测法。理论分析法很难准确反映实际情况下的土体受力，且以假定土体为理想刚塑性体为前提，计算过程复杂且所求得的安全系数与人为假定的滑裂面形状和位置有关。现场实测法不具备可重复性，也不能准确预估基坑坑底隆起破坏时的承压水压力，因为现场基坑一般不允许被破坏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基坑隆起模型实验装置及实验方法，具有操作简单，准确性好的优点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提出了一种基坑隆起模型实验装置，包括模型箱和液体容器，所述液体容器与所述模型箱的底部之间设有连接管连通，所述模型箱内设有两块相互平行的模型板和用于支撑所述模型板的支撑杆件，所述模型板的下端与所述模型箱底面之间设有悬空间隙，所述悬空间隙内固定设有隔板，所述隔板上阵列地设有小孔，所述连接管与所述模型箱之间的连通口位于所述隔板的下方。
进一步，所述支撑杆件一端与所述模型箱的侧壁固定连接，另一端与所述模型板固定连接。
进一步，所述液体容器上设有用于测量液面高度的刻度尺。
进一步，所述液体容器为有机玻璃容器，所述刻度尺设置在所述液体容器的侧壁上。
进一步，所述模型箱呈方形，且所述模型箱与所述模型板垂直的两侧壁中，其中一侧侧壁为采用有机玻璃制成的透明观察侧壁。
进一步，所述隔板的上方铺设有土工布。
进一步，所述模型箱的内壁上设有防水层。‘
进一步，所述防水层包括涂抹在所述模型箱内壁上的防水涂层和粘贴在所述防水涂层上的防水薄膜。
本发明还提出了一种基坑隆起模型实验方法，包括如下步骤：
1）土样制作：
先晒干从现场取回的土样，碾碎过筛后，用水浸泡成流塑状土膏，基于土体的固结特性，调制粉质粘土，均匀搅拌后形成重塑土；
2）模型布置：
将隔板和模型板分别安装在模型箱内，在模型箱内壁上先涂凡士林，再粘贴双层聚四氟乙烯薄膜，在隔板上铺上土工布，再铺设粉质粘土，按照固结时间和土的含水率的要求，采用分层固结法固结粉质粘土；
4）注水观察：
往有液体容器内注水，观察土样坑底隆起情况：
当液体容内的水位高度小于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑结构稳定，不会出现隆起现象；
当液体容器内的水位高度等于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底处理动态平衡状态；
当液体容器内的水位高度大于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底出现隆起现象。
进一步，所述步骤1）中，调制粉质粘土时，粉质粘土与水的质量比为7:1。
本发明的有益效果在于：
本发明的基坑隆起模型实验装置及实验方法，通过设置模型箱和模型板，模型板竖直安装在模型箱内，在隔板上方分层固结粉质粘土，再在液体容器内注水，如此即可对模型箱内的粉质粘土进行基坑隆起模型实验，具有操作简单，准确性好的优点，且重复性好。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明基坑隆起模型实验装置实施例的结构示意图；
图2为本实施例基坑隆起模型实验装置的剖面图；
图3为隔板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明基坑隆起模型实验装置实施例的结构示意图。本实施例的基坑隆起模型实验装置，包括模型箱1和液体容器2，液体容器2与模型箱1的底部之间设有连接管3连通，模型箱1内设有两块相互平行的模型板4和用于支撑模型板的支撑杆件5，模型板4的下端与模型箱1底面之间设有悬空间隙6，悬空间隙6内固定设有隔板7，隔板7上阵列地设有小孔8，连接管3与模型箱1之间的连通口位于隔板7的下方。本实施例的支撑杆件5一端与模型箱1的侧壁固定连接，另一端与模型板4固定连接。
进一步，液体容器2上设有用于测量液面高度的刻度尺，本实施例的液体容器2为有机玻璃容器，刻度尺设置在液体容器2的侧壁上，当然，还可在液体容器2上设置与其想通的透明测量管，刻度尺设置在透明测量管上，也可满足使用要求。
进一步，本实施例的模型箱1呈方形，且模型箱1与模型板4垂直的两侧壁中，其中一侧侧壁为采用有机玻璃制成的透明观察侧壁，便于观察。
进一步，隔板7的上方铺设有土工布9，本实施例的模型箱1的内壁上设有防水层。防水层包括涂抹在模型箱1内壁上的防水涂层和粘贴在防水涂层上的防水薄膜。
本实施例的基坑隆起模型实验装置，通过设置模型箱1和模型板4，模型板4竖直安装在模型箱1内，在隔板7上方分层固结粉质粘土10，再在液体容器2内注水11，如此即可对模型箱1内的粉质粘土10进行基坑隆起模型实验，具有操作简单，准确性好的优点，且重复性好。
下面对采用上述基坑隆起模型实验装置对本实施例的基坑隆起模型实验方法作详细说明。本实施例的基坑隆起模型实验方法，包括如下步骤：
1）土样制作：
先晒干从现场取回的土样，碾碎过筛后，用水浸泡成流塑状土膏，基于土体的固结特性，调制粉质粘土，均匀搅拌后形成重塑土，其中，粉质粘土与水的质量比为7:1；
2）模型布置：
将有隔板7和模型板4分别安装在模型箱1内，在模型箱1内壁上先涂凡士林，再粘贴双层聚四氟乙烯薄膜，在隔板7上铺上土工布9，再铺设粉质粘土10，按照固结时间和土的含水率的要求，采用分层固结法固结粉质粘土；
4）注水观察：
往有液体容器2内注水，观察土样坑底隆起情况：
当液体容器2内的水位高度小于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑结构稳定，不会出现隆起现象；
当液体容器2内的水位高度等于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底处理动态平衡状态；
当液体容器2内的水位高度大于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底出现隆起现象。
具体的，基坑隆起的临界水头h0根据基坑施工现场的粉质粘土的特性确定。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基坑隆起模型实验装置，其特征在于：包括模型箱和液体容器，所述液体容器与所述模型箱的底部之间设有连接管连通，所述模型箱内设有两块相互平行的模型板和用于支撑所述模型板的支撑杆件，所述模型板的下端与所述模型箱底面之间设有悬空间隙，所述悬空间隙内固定设有隔板，所述隔板上阵列地设有小孔，所述连接管与所述模型箱之间的连通口位于所述隔板的下方。
2.根据权利要求1所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述支撑杆件一端与所述模型箱的侧壁固定连接，另一端与所述模型板固定连接。
3.根据权利要求1所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述液体容器上设有用于测量液面高度的刻度尺。
4.根据权利要求3所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述液体容器为有机玻璃容器，所述刻度尺设置在所述液体容器的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述模型箱呈方形，且所述模型箱与所述模型板垂直的两侧壁中，其中一侧侧壁为采用有机玻璃制成的透明观察侧壁。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述隔板的上方铺设有土工布。
7.根据权利要求6所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述模型箱的内壁上设有防水层。
8.根据权利要求7所述的基坑隆起模型实验装置，其特征在于：所述防水层包括涂抹在所述模型箱内壁上的防水涂层和粘贴在所述防水涂层上的防水薄膜。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述基坑隆起模型实验装置的基坑隆起模型实验方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）土样制作：
先晒干从现场取回的土样，碾碎过筛后，用水浸泡成流塑状土膏，基于土体的固结特性，调制粉质粘土，均匀搅拌后形成重塑土；
2）模型布置：
将隔板7和模型板4分别安装在模型箱内，在模型箱内壁上先涂凡士林，再粘贴双层聚四氟乙烯薄膜，在隔板上铺上土工布，再铺设粉质粘土，按照固结时间和土的含水率的要求，采用分层固结法固结粉质粘土；
4）注水观察：
往有液体容器内注水，观察土样坑底隆起情况：
当液体容器内的水位高度小于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑结构稳定，不会出现隆起现象；
当液体容器内的水位高度等于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底处理动态平衡状态；
当液体容器内的水位高度大于基坑隆起的临界水头h0时，土样坑底出现隆起现象。
10.根据权利要求9所述的基坑隆起模型实验方法，其特征在于：所述步骤1）中，调制粉质粘土时，粉质粘土与水的质量比为7:1。
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