CN105976690A - 排水减压模型试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排水减压模型试验装置，包括：模型箱，所述模型箱内充填有地基土层，所述模型箱上部设有基准线；以及多个建筑结构模型，其埋设于所述模型箱地基土层内，至少有一个所述建筑结构模型设有孔洞，至少有一个所述建筑结构模型无孔洞，所述建筑结构模型上端部设有刻度线；在进行模拟实验的状况下，往所述模型箱的地基土层内注水，观察所述建筑结构模型的上浮情况。本发明排水减压模型试验装置能够真实的模拟基础在强渗透性地基中的实际受力情况。将原本比较复杂的模型试验缩小化，简单易操作，并且可以迅速的进行批量化生产用于教学和科研。且易于操作，试验所需的周期短，实验结果明显，且材料便宜，非常适合教学和科研。
Description
技术领域
本发明涉及教学设备领域，特别涉及一种排水减压模型试验装置。
背景技术
随着国家出台关于双一流大学的建设方案，很多高校把学生实验能力的提高作为改革的一项重要内容。如何把工程领域的技术问题用简单的实验装置来验证是摆在老师面前的一道难题。在土木工程的抗浮减压方面，目前还没有相应的教学和科研装置来模拟排水减压。但是常常碰到强渗透性地基的抗浮设计，这就需要用教学模型试验装置来检测设计是否合理。目前，抗浮减压的的效果检测非常困难，而且成本高。常用的两种方法有以下两种。
一是利用有限元法，结合地基土的变形特征选用各种结构模型，可以比较方便地处理几何形状不规则的地基，复杂的边界条件，以及土的均质性和各向异性。但是有限元法用于教学上并不适合，因为有限元法涉及复杂的数学模型和软件，是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知函数，近似函数通常未知函数及其导数在单元各节点的数值插值来表达，这种方法复杂，不易于学生理解，操作也很繁琐，不适合教学使用。
二是利用坏境模拟器。坏境模拟器可以还原地基条件，真实的模拟建筑物在强渗性地基中的沉降量，但是坏境模拟器所需要的时间长，目前国内外的坏境模拟器造价都比较昂贵，体积通常庞大，不能满足教学的需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排水减压模型试验装置，从而克服现有试验方法操作复杂、不便于理解、实验的成本过高、试验器材体积庞大的缺点。
本发明的另一目的在于提供一种排水减压模型试验装置的试验方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种排水减压模型试验装置，包括：模型箱，所述模型箱内充填有地基土层，所述模型箱上部设有基准线；以及多个建筑结构模型，其埋设于所述模型箱地基土层内，至少有一个所述建筑结构模型设有孔洞，至少有一个所述建筑结构模型无孔洞，所述建筑结构模型上端部设有刻度线；在进行模拟实验的状况下，往所述模型箱的地基土层内注水，观察所述建筑结构模型的上浮情况。
优选地，上述技术方案中，所述模型箱内设有分隔膜。
优选地，上述技术方案中，所述模型箱设于水箱中，所述模型箱的底部设有透水膜。
优选地，上述技术方案中，所述地基土层为粘性土。
优选地，上述技术方案中，所述建筑结构模型为柱体。
一种排水减压模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：
(1)将多个建筑结构模型置入模型箱的地基土层中；
(2)往模型箱内注水，观察建筑结构模型是否上浮。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明排水减压模型试验装置能够真实的模拟基础在强渗透性地基中的实际受力情况。
(2)通过控制水箱的水位能较为准确地控制和预测地基土中的水位。能够不借助于外部仪器，将沉降位移这种微观量转化为宏观，易于观察的物理量。将原本比较复杂的模型试验缩小化，简单易操作，并且可以迅速的进行批量化生产用于教学和科研。且易于操作，试验所需的周期短，实验结果明显，且材料便宜，非常适合教学和科研。
附图说明
图1是根据本发明的排水减压模型试验装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种排水减压模型试验装置，包括模型箱1和建筑结构模型2。建筑结构模型为圆柱体。模型箱1内充填有地基土层3，试验选用的地基土层为粘性较好的粘性土。所述模型箱上部设有基准线11。模型箱内设有分隔膜12，建筑结构模型2为两个，即建筑结构模型21和建筑结构模型22，建筑结构模型21的底部开有孔，并埋设于模型箱1地基土层3的左侧，建筑结构模型22的底部开有孔，并置于模型箱1地基土层3的右侧。所述建筑结构模型上端部设有刻度线23。在进行模拟实验的状况下，往所述模型箱1的地基土层内注水，观察所述建筑结构2模型的上浮情况。通过圆柱体的建筑模型上的刻度标尺23与模型箱基准线11的相对位置来判断圆柱体容器是否发生上浮及其上浮量。
优选地，所述模型箱1设于水箱4中，所述模型箱的底部设有透水膜13。在进行试验时往水箱4内注水，通过控制水箱的水位能较为准确地控制和预测地基土中的水位。能够不借助于外部仪器，将沉降位移这种微观量转化为宏观，易于观察的物理量。
一种排水减压模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：在圆柱体的建筑结构模型相同的位置上贴上刻度，同时在刻度线上方拉一条基准线。在模型箱内填入相同的透水性好的粘性土，将圆柱体的建筑结构模型置入模型箱的粘性土内，向箱子内注水。本装置在保证两个圆柱体容器所处的外部条件相同的情况下，仅需要观察的是在水箱内的水位达到一定高度时，圆柱体建筑结构模型是否上浮，通过圆柱体容建筑结构模型上的刻度标尺与模型箱上的基准线的相对位置来判断圆柱体容器是否发生上浮及其上浮量。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种排水减压模型试验装置，其特征在于，包括：
模型箱，所述模型箱内充填有地基土层，所述模型箱上部设有基准线；以及
多个建筑结构模型，其埋设于所述模型箱地基土层内，至少有一个所述建筑结构模型设有孔洞，至少有一个所述建筑结构模型无孔洞，所述建筑结构模型上端部设有刻度线；在进行模拟实验的状况下，往所述模型箱的地基土层内注水，观察所述建筑结构模型的上浮情况。
2.根据权利要求1所述的排水减压模型试验装置，其特征在于，所述模型箱内设有分隔膜。
3.根据权利要求1所述的排水减压模型试验装置，其特征在于，所述模型箱设于水箱中，所述模型箱的底部设有透水膜。
4.根据权利要求1所述的排水减压模型试验装置，其特征在于，所述地基土层为粘性土。
5.根据权利要求1所述的排水减压模型试验装置，其特征在于，所述建筑结构模型为柱体。
6.一种如权利要求1所述的排水减压模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多个建筑结构模型置入模型箱的地基土层中；
(2)往模型箱内注水，观察建筑结构模型是否上浮。
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