CN106592653B - 一种条形基础模型的浸水载荷试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，包括步骤：一、条形基础模型施工；二、构建载荷平台；三、载荷加载；四、条形基础模型浸水；五、载荷卸载。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在所施工条形基础研究场地中构建条形基础模型，同时完成监测元件的安装，保证基础沉降标、地表沉降标准和土壤水分计准确安装，载荷加载和浸水试验下，能对条形基础的沉降量、地表的沉降量和湿陷性土层的体积含水率进行准确检测，为待施工条形基础的建立提供了可靠的依据。

Description

一种条形基础模型的浸水载荷试验方法

技术领域

本发明属于岩土工程检测与试验技术领域，尤其是涉及一种条形基础模型的浸水载荷试验方法。

背景技术

条形基础是多层建筑常用的一种基础形式，在湿陷性土层分布地区，由于湿陷性土层遇水会发生湿陷沉降，条形基础下的湿陷性土层常采用垫层处理，以减小地基变形，提高地基承载能力。垫层处理即将建筑物基础下一定宽度和厚度的湿陷性土挖除后，在基坑底铺填从基坑开挖出来的原土或换填灰土，分层回填并分层压实到设计标高，作为地基的垫层。在实际施工场地中，条形基础下的湿陷性土常采取部分挖除处理，垫层下仍可能存在较大厚度的湿陷性土层。在条形基础上建筑完成时，若建筑物下部及周边发生地下输水管道渗漏、地面积水或者水文环境变化，条形基础的沉降特征、地表的沉降特征以及浸水是否对建筑物安全产生严重影响难以准确判断。特别是对一些研究资料和工程经验积累相对较少的湿陷性土分布地区，当消除条形基础下部分湿陷性土层时，条形基础是否安全和可靠，是工程界关注的焦点。

常用的条形基础试验研究方法主要有数值模拟试验、室内模型试验和现场模型试验等。数值模拟试验需要对条形基础、地基土的属性和地基土的边界条件等进行简化，而这些简化会导致试验结果的误差较大，可靠性不高；室内模型试验是将原型建筑物的条形基础和地基的尺寸、重量、应力水平等按照一定比例缩小制作室内模型，利用室内模型(小尺寸)来模拟、预测原型建筑物的现场工况(大尺寸)，受制于尺寸效应的存在，试验结果经常不能正确反映现场情况。现场模型试验是目前研究条形基础和地表沉降特征最为可靠和有效的方法。现有的条形基础模型试验主要是利用平板载荷试验来实现的，平板载荷试验即通过设置承压板用来模拟建筑物的条形基础，然后在承压板上逐级施加荷载，所施加的荷载通过承压板传递给地表，观察地表随荷载变化的沉降量，但采用平板载荷试验方法来研究条形基础，存在很多弊端需要解决。首先，为了达到较好的模拟效果，要求承压板的刚度和尺寸与建筑物的条形基础接近，实际试验中承压板的刚度较容易达到要求，但承压板的尺寸难以达到与建筑物的待施工条形基础尺寸接近，承压板的尺寸效应会对基础沉降量存在很大的影响；其次，平板载荷试验中承压板外露于地面，而建筑物的条形基础是埋于填土中，条形基础埋深会对条形基础的沉降及其下地基土的承载能力造成影响，导致平板载荷试验结果不准确；再次，在进行浸水的平板载荷试验时，现有方法仅能够在承压板周边小范围(一般为浸水试坑边长或直径为承压板边长或直径的3倍)内浸水，而小范围浸水是无法准确模拟实际施工场地遭受间歇性或持续性浸水时条形基础和地表的沉降状态，也无法模拟地表水从垫层范围外向垫层范围内渗透过程引起的条形基础和地表的沉降量改变，更无法获得浸水过程条形基础下部未处理的湿陷性土层的体积含水率变化情况。因此，有必要研发新的条形基础模型的浸水载荷试验方法。为了通过条形基础模型的浸水载荷试验较为真实地反映建筑物的条形基础的条形基础的沉降量和地表的沉降量，在进行条形基础模型的浸水载荷试验时，需要解决条形基础模型构建、监测元件的安装、荷载施加和浸水模拟试验等难点问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在所施工条形基础研究场地中构建条形基础模型，同时完成监测元件的安装，保证基础沉降标、地表沉降标准和土壤水分计准确安装，载荷加载和浸水试验下，能对条形基础的沉降量、地表的沉降量和湿陷性土层的体积含水率进行准确检测，为待施工条形基础的建立提供了可靠的依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、条形基础模型施工：由上至下开挖基坑，并在所述基坑内构建条形基础模型，且在构建条形基础模型的过程中同时安装监测元件，过程如下：

步骤101、基坑开挖：在所施工条形基础研究场地中，由上至下预先开挖基坑，其中，所述基坑为矩形基坑；

步骤102、第一监测元件的安装：在步骤101中所述基坑底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第一土壤水分计测点，并在多个所述第一土壤水分计测点分别安装第一土壤水分计，完成第一监测元件的安装；其中，靠近所述基坑底部的第一土壤水分计测点称为最上部第一土壤水分计测点，远离所述基坑底部的第一土壤水分计测点称为最下部第一土壤水分计测点，所述最上部第一土壤水分计测点的高程和基坑的底部高程相同，所述最下部第一土壤水分计测点位于所述湿陷性土层和非湿陷性土层的分界处；

步骤103、条形基础模型构建：步骤102中所述第一土壤水分计安装完成后，在基坑内构建条形基础模型，过程如下：

步骤1031、垫层施工：所述基坑内底部由下至上分M个填土层对所述基坑的内部进行回填处理，M个所述填土层回填的过程中分别对M个所述填土层进行一一压实，压实至M个所述填土层的压实系数分别不小于0.95，回填压实完成后，形成所述基坑底部内的垫层；其中，所述填土层为灰土或者基坑开挖出来的原土，且M个所述填土层的回填处理方法均相同，每个所述填土层的层厚均相同，且所述填土层的层厚为20cm～40cm，所述垫层的厚度不小于1.0m；

步骤1032、条形基础模型施工：

在所述垫层上且沿所述垫层的长度方向平行设置两个条形基础模型，再分别在两个所述条形基础模型的两端设置地梁，且所述地梁位于两个所述条形基础模型的两端之间；其中，两个所述条形基础模型的结构和尺寸均相同，每个所述条形基础模型均包括在所述垫层上施工形成的底板和在所述底板上施工形成的条形基础墙，所述条形基础墙的高度为1.2m～1.8m，两个所述条形基础模型的轴线间距S与所述底板的长度相同，且两个所述条形基础模型的中心连线的中点和所述垫层的中心重合，所述地梁的底部距所述条形基础墙的底部的竖直间距是所述条形基础墙的高度的1/2～3/5；

步骤1033、肥槽区域与房心区域回填施工：两个所述条形基础模型内侧壁之间的区域称为房心区域，所述条形基础模型外侧壁与基坑内侧壁之间的区域称为肥槽区域，

首先，以所述房心区域底面为施工面，在所述房心区域底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用蛙式夯压实，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述房心区域内的第一回填层，且所述第一回填层的顶面比所述地梁的顶面高5cm～15cm；同时，在所述房心区域回填的过程中，设置聚苯乙烯泡沫板，且所述聚苯乙烯泡沫板的顶部距所述地梁底部的竖直间距为5cm～10cm；其中，所述聚苯乙烯泡沫板的厚度为5cm～10cm，且所述聚苯乙烯泡沫板的长度和宽度分别与地梁的长度和宽度对应相等；

然后，以所述肥槽区域底面为施工面，在所述肥槽区域底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用压路机振动碾压和蛙式夯压实结合，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述肥槽区域内的第二回填层，且所述第二回填层的顶面比所述第一回填层的顶面低40cm～60cm；

步骤104、第二监测元件的安装：在所述肥槽区域的外侧开挖浸水试坑，至所述浸水试坑的底面与所述第二回填层的顶面齐平，再在所述浸水试坑与所述肥槽区域分界线上设置隔水墙，且隔水墙的一侧壁下部与所述肥槽区域贴合，所述浸水试坑和基坑的内侧壁均砌筑挡土墙，之后安装第二监测元件，过程如下：

步骤1041、地表沉降标安装：分别在所述房心区域、肥槽区域和浸水试坑的水平中心线上间隔设置多个地表沉降标测点，然后，在所述地表沉降标测点安装地表沉降标；其中，位于条形基础模型和地梁之间的房心区域中不设置地表沉降标测点，所述肥槽区域为位于房心区域两侧的两个肥槽区域，分别在两个肥槽区域内设置地表沉降标测点；

步骤1042、土壤水分计安装：分别在所述浸水试坑底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第二土壤水分计测点，然后，在所述第二土壤水分计测点安装第二土壤水分计；其中，水平方向上相邻两个所述第二土壤水分计的水平间距为0.5cm～2.5cm，竖直方向上相邻两个所述第二土壤水分计的竖直间距为0.5cm～2.5cm，靠近所述浸水试坑底部下方的第二土壤水分计测点称为最上部第二土壤水分计测点，远离所述浸水试坑底部下方的第二土壤水分计测点称为最下部第二土壤水分计测点，所述最上部第二土壤水分计测点的高程和基坑的底部高程相同，所述最下部第二土壤水分计测点位于所述湿陷性土层和非湿陷性土层的分界处；

步骤1043、基础沉降标安装：首先，在所述条形基础模型的顶梁外侧的前部、中部和后部预先埋设连接件；然后，在所述连接件上安装带有刻度尺的测杆；其中，所述条形基础墙的顶部称为顶梁，所述顶梁采用现浇混凝土施工，所述连接件是直径为15mm～25mm的钢筋，且所述连接件埋入所述顶梁内部的长度不少于5cm，所述连接件外露所述顶梁的长度为5cm～10cm，所述测杆为L形测杆；

步骤二、构建载荷平台：所述条形基础模型构建和监测元件安装后，搭载载荷平台，过程如下：

步骤201、铺设碎石：分别在所述第一回填层上、所述第二回填层上和所述浸水试坑内均匀铺设碎石，形成碎石层；

步骤202、安装承载平台：在所述顶梁上现浇施工M根钢筋混凝土载荷梁，其中M根所述钢筋混凝土载荷梁沿所述条形基础模型顶梁的长度方向平行布设；

步骤三、载荷加载：在M根所述钢筋混凝土载荷梁上加载载荷，并分N级载荷进行加载，加载至所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；每加载一级载荷后，直至基础平均沉降速率和地表平均沉降速率均小于1mm/d时，施加下一级荷载，如此反复加载至最后一级加载至所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；

步骤四、条形基础模型浸水：当步骤三中最后一级加载至所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值，且所述基础沉降标和所述地表沉降标下沉稳定后，向所述浸水试坑内单侧间歇性浸水、单侧持续浸水或者满坑持续浸水，在所述浸水试坑内浸水的过程中，通过所述第一土壤水分计和所述第二土壤水分计检测湿陷性土层的体积含水率，通过所述基础沉降标得到所述条形基础模型的沉降量，通过所述地表沉降标得到地表的沉降量；其中，所述满坑持续浸水为向所述浸水试坑内、所述房心区域和所述肥槽区域均连续浸水，直至所述房心区域内的水头高度不小于30cm，且不超过挡土墙的顶面；所述单侧间歇性浸水为每隔24h～48h向所述浸水试坑内浸水，每次浸水时至所述浸水试坑内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙的顶面；所述单侧持续浸水为向所述浸水试坑内连续浸水，直至所述浸水试坑内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙的顶面；

步骤五：载荷卸载：当所述浸水试坑内没有水时，再继续观察不小于10天，当连续5天的所述基础平均沉降速率和所述地表平均沉降速率均不大于1mm/d时，试验终止，卸载施加在所述钢筋混凝土载荷梁的载荷。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤101中所述基坑的长度为所述底板长度的3～4倍，所述底板的外侧壁距基坑的内侧壁之间的水平间距为所述底板宽度b的2～4倍。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述载荷包括钢板和/或者预制混凝土配重。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤1032中两个所述条形基础模型的轴线间距S是所述底板宽度b的3～5倍。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述基础平均沉降速率为多个所述基础沉降标的沉降速率的平均值，所述地表平均沉降速率为多个所述地表沉降标的沉降速率的平均值；

采用水准仪每一天同一时刻观测多个所述基础沉降标和多个所述地表沉降标的下沉量，得到多个所述基础沉降标的沉降速率和多个所述地表沉降标的沉降速率，然后将多个所述基础沉降标的沉降速率和多个所述地表沉降标的沉降速率分别进行平均值计算，得到多个所述基础沉降标的沉降速率的平均值和多个所述地表沉降标的沉降速率的平均值。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤201中所述碎石层的厚度为10cm～15cm，其中，所述碎石的粒径为3cm～5cm。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤202中所述钢筋混凝土载荷梁M的取值范围为M≥2。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述N的取值范围为N≥3，且每级载荷为所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值的1/N。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤1033中进行肥槽区域与房心区域回填施工后，在所述第一回填层和所述第二回填层的连接处砌筑砖墙，所述砖墙的厚度为10cm～15cm，且所述砖墙的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述砖墙的顶面和所述第一回填层的顶面相齐平。

上述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤104中所述隔水墙的底面距所述浸水试坑的底面的竖直距离为20cm～30cm，且所述隔水墙厚度为10cm～15cm且所隔水墙的顶面高于浸水试坑的底面35cm～50cm；

所述挡土墙厚度为20cm～25cm，且所述挡土墙的顶面与基坑的顶面齐平，所述挡土墙包括在所述浸水试坑内侧壁砌筑的第一挡土墙、在所述第一回填层和基坑的内侧壁间砌筑的第二挡土墙和在所述第二回填层和基坑的内侧壁间砌筑的第三挡土墙，所述第一挡土墙的底面距所述浸水试坑的底面的竖直距离为20cm～30cm，所述第二挡土墙的底面距所述第一回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述第三挡土墙的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好。

2、本发明的条形基础模型试验在所施工条形基础研究场地中进行，构建的条形基础模型与待施工条形基础之间较好的满足了相似条件，能够真实、可靠地反映地表及条形基础的沉降量，从而能够评价浸水载荷条件下待施工条形基础的沉降量，能够提供相对真实准确的验证数据。

3、本发明通过在条形基础模型的顶梁上现浇钢筋混凝土载荷梁，保证条形基础模型的顶梁与钢筋混凝土载荷梁的紧密接触，减少加载载荷过程中应力集中，然后在钢筋混凝土载荷梁上加载载荷对条形基础模型进行分级加载，解决了条形基础模型试验大荷载的施加问题，且通过施加的最后一级的载荷为所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值，实现了对待施工条形基础正常使用状态的有效模拟。

4、本发明条形基础模型的浸水方式包括向所述浸水试坑内单侧间歇性浸水、单侧持续浸水或者满坑持续浸水，可模拟待施工条形基础不同浸水工况下，垫层和浸水试坑底部下方的湿陷性土层的体积含水率以及地表和条形基础的沉降量，操作便捷。

5、本发明所采用的条形基础模型和待施工条形基础的结构相同，较准确的反映了待施工条形基础在载荷加载浸水试验过程中，待施工条形基础的沉降量和待施工条形基础所在地表的沉降量，为待施工条形基础的建立提供了可靠的依据。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在所施工条形基础研究场地中构建条形基础模型，同时完成监测元件的安装，保证基础沉降标、地表沉降标准和土壤水分计准确安装，载荷加载和浸水试验下，能对条形基础的沉降量、地表的沉降量和湿陷性土层的体积含水率进行准确检测，为待施工条形基础的建立提供了可靠的依据。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明条形基础模型施工的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

图5为本发明进行加载载荷的结构示意图。

图6为本发明的流程框图。

附图标记说明:

1—基坑； 2—垫层； 3—底板；

4—第一土壤水分计； 5—条形基础模型； 6—地梁；

7—聚苯乙烯泡沫板； 8—房心区域； 9—肥槽区域；

10—砖墙； 11—浸水试坑； 12—隔水墙；

13—挡土墙； 14—地表沉降标； 15—基础沉降标；

16—钢筋混凝土载荷梁； 17—碎石层； 18—钢板；

19—预制混凝土配重； 20—第二土壤水分计； 21—湿陷性土层；

22—非湿陷性土层。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括以下步骤：

步骤一、条形基础模型施工：由上至下开挖基坑1，并在所述基坑1内构建条形基础模型5，且在构建条形基础模型5的过程中同时安装监测元件，过程如下：

步骤101、基坑开挖：在所施工条形基础研究场地中，由上至下预先开挖基坑1，其中，所述基坑1为矩形基坑；

步骤102、第一监测元件的安装：在步骤101中所述基坑1底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第一土壤水分计测点，并在多个所述第一土壤水分计测点分别安装第一土壤水分计4，完成第一监测元件的安装；其中，靠近所述基坑1底部的第一土壤水分计测点称为最上部第一土壤水分计测点，远离所述基坑1底部的第一土壤水分计测点称为最下部第一土壤水分计测点，所述最上部第一土壤水分计测点的高程和基坑1的底部高程相同，所述最下部第一土壤水分计测点位于所述湿陷性土层21和非湿陷性土层22的分界处；

步骤103、条形基础模型5构建：步骤102中所述第一土壤水分计4安装完成后，在基坑1内构建条形基础模型5，过程如下：

步骤1031、垫层施工：所述基坑1内底部由下至上分M个填土层对所述基坑1的内部进行回填处理，M个所述填土层回填的过程中分别对M个所述填土层进行一一压实，压实至M个所述填土层的压实系数分别不小于0.95，回填压实完成后，形成所述基坑1底部内的垫层2；其中，所述填土层为灰土或者基坑1开挖出来的原土，且M个所述填土层的回填处理方法均相同，每个所述填土层的层厚均相同，且所述填土层的层厚为20cm～40cm，所述垫层2的厚度不小于1.0m；

步骤1032、条形基础模型5施工：

在所述垫层2上且沿所述垫层2的长度方向平行设置两个条形基础模型5，再分别在两个所述条形基础模型5的两端设置地梁6，且所述地梁6位于两个所述条形基础模型5的两端之间；其中，两个所述条形基础模型5的结构和尺寸均相同，每个所述条形基础模型5均包括在所述垫层2上施工形成的底板3和在所述底板3上施工形成的条形基础墙，所述条形基础墙的高度为1.2m～1.8m，两个所述条形基础模型5的轴线间距S与所述底板3的长度相同，且两个所述条形基础模型5的中心连线的中点和所述垫层2的中心重合，所述地梁6的底部距所述条形基础墙的底部的竖直间距是所述条形基础墙的高度的1/2～3/5；

步骤1033、肥槽区域与房心区域回填施工：两个所述条形基础模型5内侧壁之间的区域称为房心区域8，所述条形基础模型5外侧壁与基坑1内侧壁之间的区域称为肥槽区域9，

首先，以所述房心区域8底面为施工面，在所述房心区域8底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用蛙式夯压实，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述房心区域8内的第一回填层，且所述第一回填层的顶面比所述地梁6的顶面高5cm～15cm；同时，在所述房心区域8回填的过程中，设置聚苯乙烯泡沫板7，且所述聚苯乙烯泡沫板7的顶部距所述地梁6底部的竖直间距为5cm～10cm；其中，所述聚苯乙烯泡沫板7的厚度为5cm～10cm，且所述聚苯乙烯泡沫板7的长度和宽度分别与地梁6的长度和宽度对应相等；

然后，以所述肥槽区域9底面为施工面，在所述肥槽区域9底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用压路机振动碾压和蛙式夯压实结合，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述肥槽区域9内的第二回填层，且所述第二回填层的顶面比所述第一回填层的顶面低40cm～60cm；

步骤104、第二监测元件的安装：在所述肥槽区域9的外侧开挖浸水试坑11，至所述浸水试坑11的底面与所述第二回填层的顶面齐平，再在所述浸水试坑11与所述肥槽区域9分界线上设置隔水墙12，且隔水墙12的一侧壁下部与所述肥槽区域9贴合，所述浸水试坑11和基坑1的内侧壁均砌筑挡土墙13，之后安装第二监测元件，过程如下：

步骤1041、地表沉降标安装：分别在所述房心区域8、肥槽区域9和浸水试坑11的水平中心线上间隔设置多个地表沉降标测点，然后，在所述地表沉降标测点安装地表沉降标14；其中，位于条形基础模型5和地梁6之间的房心区域8中不设置地表沉降标测点，所述肥槽区域9为位于房心区域8两侧的两个肥槽区域9，分别在两个肥槽区域9内设置地表沉降标测点；

步骤1042、土壤水分计安装：分别在所述浸水试坑11底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第二土壤水分计测点，然后，在所述第二土壤水分计测点安装第二土壤水分计20；其中，水平方向上相邻两个所述第二土壤水分计20的水平间距为0.5cm～2.5cm，竖直方向上相邻两个所述第二土壤水分计20的竖直间距为0.5cm～2.5cm，靠近所述浸水试坑11底部下方的第二土壤水分计测点称为最上部第二土壤水分计测点，远离所述浸水试坑11底部下方的第二土壤水分计测点称为最下部第二土壤水分计测点，所述最上部第二土壤水分计测点的高程和基坑1的底部高程相同，所述最下部第二土壤水分计测点位于所述湿陷性土层21和非湿陷性土层22的分界处；

本实施例中，步骤1033中设置聚苯乙烯泡沫板7，且使聚苯乙烯泡沫板7与地梁6之间留有一定的间距，使地梁6在试验过程中不传递竖向力，避免对条形基础模型5施加载荷后，地梁6在发生沉降的过程中与所述第二填土层接触而导致地梁6承受所述第二填土层的竖向力，从而确保仅由条形基础模型5的底板3承受所述垫层2反力，确保试验结果的准确。

本实施例中，步骤1032中分别在两个所述条形基础模型5的两端设置地梁6，地梁6设置是实现两个所述条形基础5两端的连接，通过地梁6将两个所述条形基础5连接为一个整体，从而保证两个所述条形基础模型5同步承受所述载荷和同步变形。

本实施例中，步骤1032中设置两个所述条形基础模型5、便于所述钢筋混凝土载荷梁16搭建，无需再额外施工加载平台，并通过设置地梁6可以使两个所述条形基础模型5同时平衡受力。

本实施例中，所述地表沉降标14带有刻度尺，便于直接观察地表的沉降量。

实际施工时，所述第一土壤水分计4和第二土壤水分计20的安装，采用了申请日为2012年8月31日，申请号为CN201210319811.9的中国专利公开的一种土壤水分计埋设装置及埋设方法。

步骤1043、基础沉降标15安装：首先，在所述条形基础模型5的顶梁外侧的前部、中部和后部预先埋设连接件；然后，在所述连接件上安装带有刻度尺的测杆；其中，所述条形基础墙的顶部称为顶梁，所述顶梁采用现浇混凝土施工，所述连接件是直径为15mm～25mm的钢筋，且所述连接件埋入所述顶梁内部的长度不少于5cm，所述连接件外露所述顶梁的长度为5cm～10cm，所述测杆为L形测杆；

步骤二、构建载荷平台：所述条形基础模型5构建和监测元件安装后，搭载载荷平台，过程如下：

步骤201、铺设碎石：分别在所述第一回填层上、所述第二回填层上和所述浸水试坑11内均匀铺设碎石，形成碎石层17；

步骤202、安装承载平台：在所述顶梁上现浇施工M根钢筋混凝土载荷梁16，其中M根所述钢筋混凝土载荷梁16沿所述条形基础模型5顶梁的长度方向平行布设；

本实施例中，步骤201中铺设碎石，形成碎石层17，所述碎石层17作为缓冲层，用于防止浸水试验过程，因水流冲起表层土，破坏条形基础模型5试验的条件。

本实施例中，步骤202中在所述顶梁上现浇施工M根钢筋混凝土载荷梁16，从而保证条形基础模型的顶梁与钢筋混凝土载荷梁16紧密接触，减少加载载荷过程中应力集中，使条形基础模型和钢筋混凝土载荷梁16的整体性和稳定性非常好。

步骤三、载荷加载：在M根所述钢筋混凝土载荷梁16上加载载荷，并分N级载荷进行加载，加载至所述条形基础模型5模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；每加载一级载荷后，直至基础平均沉降速率和地表平均沉降速率均小于1mm/d时，施加下一级荷载，如此反复加载至最后一级加载至所述条形基础模型5模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；

本实施例中，步骤三中载荷加载为在钢筋混凝土载荷梁16上加载载荷对条形基础模型5进行分级加载，解决了条形基础模型试验大荷载的施加问题，且通过施加的最后一级的载荷为所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基地压力平均值，实现了对所施工工程中条形基础正常使用状态的有效模拟。

本实施例中，当所述加载级数N＝3时，且每一级荷载作用后，条形基础模型5沉降量达到稳定后再施加下一级级荷，最后一级加载至所述条形基础模型5模拟的待施工条形基础的基底压力平均值，采用分级加载可模拟所述待施工条形基础上因建筑物自重增加而引起条形基础的基底压力平均值增加过程，实现对条形基础模型5加载的试验。

步骤四、条形基础模型浸水：当步骤三中最后一级加载至所述条形基础模型5模拟的待施工条形基础的基底压力平均值，且所述基础沉降标15和所述地表沉降标14下沉稳定后，向所述浸水试坑11内单侧间歇性浸水、单侧持续浸水或者满坑持续浸水，在所述浸水试坑11内浸水的过程中，通过所述第一土壤水分计4和所述第二土壤水分计20检测湿陷性土层的体积含水率，通过所述基础沉降标15得到所述条形基础模型5的沉降量，通过所述地表沉降标14得到地表的沉降量；其中，所述满坑持续浸水为向所述浸水试坑11内、所述房心区域8和所述肥槽区域9均连续浸水，直至所述房心区域8内的水头高度不小于30cm，且不超过挡土墙13的顶面；所述单侧间歇性浸水为每隔24h～48h向所述浸水试坑11内浸水，每次浸水时至所述浸水试坑11内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙12的顶面；所述单侧持续浸水为向所述浸水试坑11内连续浸水，直至所述浸水试坑11内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙12的顶面；

本实施例中，所述浸水试坑11包括位于两个所述肥槽区域9的外侧的两个浸水试坑11，其中，所述单侧间歇性浸水和所述单侧持续浸水为向任一个所述浸水试坑11间歇性或者持续形浸水；其中，所述单侧间歇性浸水、所述单侧持续浸水和所述满坑持续浸水分别用于模拟建筑物下的待施工条形基础在遭受垫层2范围外地表水间歇性浸泡、垫层2范围外地表积水持续浸泡以及垫层范围内、垫层范围外同时遭受地表水长时间浸泡的情况下，待施工条形基础的沉降量和待施工条形基础所在地表的沉降量。

本实施例中，步骤四中所述条形基础模型浸水的方式，包括向所述浸水试坑内单侧间歇性浸水、单侧持续浸水或者满坑持续浸水，可模拟待施工条形基础不同浸水工况下，湿陷性土层21的体积含水率以及地表和条形基础的沉降量，操作便捷。

本实施例中，通过步骤102中安装第一土壤水分计4和步骤1042中安装第二土壤水分计20，可在载荷加载浸水试验的过程中，获得浸水试坑11下部湿陷性土层21、条形基础模型5下部未处理的湿陷性土层21的体积含水率变化情况。

步骤五：载荷卸载：当所述浸水试坑11内没有水时，再继续观察不小于10天，当连续5天的所述基础平均沉降速率和所述地表平均沉降速率均不大于1mm/d时，试验终止，卸载施加在所述钢筋混凝土载荷梁16的载荷。

本实施例中，通过在待施工条形基础场地中，开挖基坑1并在所述基坑1内构建条形基础模型5，保证所述条形基础模型5在实际施工场地中进行，使所述条形基础模型5与待施工条形基础之间较好的满足了相似条件，能够真实、可靠地反映地表及条形基础的沉降量，从而能够评价浸水载荷条件下待施工条形基础的沉降量，能够提供相对真实准确的验证数据。

本实施例中，所构建的条形基础模型5与待施工条形基础的形状结构一样，因为开挖基坑1的长度要求，所述条形基础模型5的长度是待施工条形基础的长度的1/10，较好地模拟了待施工条形基础，保证载荷浸水试验过程中数据的准确性，为待施工条形基础及地表的沉降提供了较真实地依据，便于工作人员提前做好预防措施。

本实施例中，步骤101中所述基坑1的长度为所述底板3长度的3～4倍，所述底板3的外侧壁距基坑1的内侧壁之间的水平间距为所述底板3宽度b的2～4倍。

本实施例中，步骤三中所述载荷包括钢板18和/或者预制混凝土配重19。

本实施例中，步骤1032中两个所述条形基础模型5的轴线间距S是所述底板3宽度b的3～5倍。

本实施例中，步骤三中所述基础平均沉降速率为多个所述基础沉降标15的沉降速率的平均值，所述地表平均沉降速率为多个所述地表沉降标14的沉降速率的平均值；

采用水准仪每一天同一时刻观测多个所述基础沉降标15和多个所述地表沉降标14的下沉量，得到多个所述基础沉降标15的沉降速率和多个所述地表沉降标14的沉降速率，然后将多个所述基础沉降标15的沉降速率和多个所述地表沉降标14的沉降速率分别进行平均值计算，得到多个所述基础沉降标15的沉降速率的平均值和多个所述地表沉降标14的沉降速率的平均值。

本实施例中，步骤201中所述碎石层17的厚度为10cm～15cm，其中，所述碎石的粒径为3cm～5cm。

本实施例中，步骤202中所述钢筋混凝土载荷梁16M的取值范围为M≥2。

本实施例中，步骤三中所述N的取值范围为N≥3，且每级载荷为所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值的1/N。

本实施例中，步骤1033中进行肥槽区域与房心区域回填施工后，在所述第一回填层和所述第二回填层的连接处砌筑砖墙10，所述砖墙10的厚度为10cm～15cm，且所述砖墙10的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述砖墙10的顶面和所述第一回填层的顶面相齐平。

本实施例中，通过设置砖墙10防止在浸水过程中，所述第一填土层坍塌对所述条形基础模型5试验条件的破坏，影响载荷浸水试验的进行。

本实施例中，步骤104中所述隔水墙12的底面距所述浸水试坑11的底面的竖直距离为20cm～30cm，且所述隔水墙12厚度为10cm～15cm且所隔水墙12的顶面高于浸水试坑11的底面35cm～50cm；

所述挡土墙13厚度为20cm～25cm，且所述挡土墙13的顶面与基坑1的顶面齐平，所述挡土墙13包括在所述浸水试坑11内侧壁砌筑的第一挡土墙、在所述第一回填层和基坑1的内侧壁间砌筑的第二挡土墙和在所述第二回填层和基坑1的内侧壁间砌筑的第三挡土墙，所述第一挡土墙的底面距所述浸水试坑11的底面的竖直距离为20cm～30cm，所述第二挡土墙的底面距所述第一回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述第三挡土墙的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm。

本实施例中，通过设置隔水墙12防止所述浸水试坑11内在进行所述单侧间歇性浸水和所述单侧持续浸水时，浸水试坑11内的水流入房心区域8和肥槽区域9，影响浸水载荷试验的进行。

本实施例中，通过设置隔土墙13防止满坑持续浸水时，所述浸水试坑内和所述基坑内侧壁的坍塌对所述条形基础模型5试验条件的破坏，影响载荷浸水试验的进行。

以上内容可知，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，在所施工条形基础研究场地中构建条形基础模型，同时完成监测元件的安装，保证基础沉降标、地表沉降标准和土壤水分计准确安装，载荷加载和浸水试验下，能对条形基础的沉降量、地表的沉降量和湿陷性土层的体积含水率进行准确检测，为待施工条形基础的建立提供了可靠的依据。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、条形基础模型施工：由上至下开挖基坑（1），并在所述基坑（1）内构建条形基础模型（5），且在构建条形基础模型（5）的过程中同时安装监测元件，过程如下：

步骤101、基坑开挖：在所施工条形基础研究场地中，由上至下预先开挖基坑（1），其中，所述基坑（1）为矩形基坑；

步骤102、第一监测元件的安装：在步骤101中所述基坑（1）底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第一土壤水分计测点，并在多个所述第一土壤水分计测点分别安装第一土壤水分计（4），完成第一监测元件的安装；其中，靠近所述基坑（1）底部的第一土壤水分计测点称为最上部第一土壤水分计测点，远离所述基坑（1）底部的第一土壤水分计测点称为最下部第一土壤水分计测点，所述最上部第一土壤水分计测点的高程和基坑（1）的底部高程相同，所述最下部第一土壤水分计测点位于湿陷性土层（21）和非湿陷性土层（22）的分界处；

步骤103、条形基础模型（5）构建：步骤102中所述第一土壤水分计（4）安装完成后，在基坑（1）内构建条形基础模型（5），过程如下：

步骤1031、垫层施工：所述基坑（1）内底部由下至上分M个填土层对所述基坑（1）的内部进行回填处理，M个所述填土层回填的过程中分别对M个所述填土层进行一一压实，压实至M个所述填土层的压实系数分别不小于0.95，回填压实完成后，形成所述基坑（1）底部内的垫层（2）；其中，所述填土层为灰土或者基坑（1）开挖出来的原土，且M个所述填土层的回填处理方法均相同，每个所述填土层的层厚均相同，且所述填土层的层厚为20cm~40cm，所述垫层（2）的厚度不小于1.0m；

步骤1032、条形基础模型（5）施工：

在所述垫层（2）上且沿所述垫层（2）的长度方向平行设置两个条形基础模型（5），再分别在两个所述条形基础模型（5）的两端设置地梁（6），且所述地梁（6）位于两个所述条形基础模型（5）的两端之间；其中，两个所述条形基础模型（5）的结构和尺寸均相同，每个所述条形基础模型（5）均包括在所述垫层（2）上施工形成的底板（3）和在所述底板（3）上施工形成的条形基础墙，所述条形基础墙的高度为1.2m～1.8m，两个所述条形基础模型（5）的轴线间距S与所述底板（3）的长度相同，且两个所述条形基础模型（5）的中心连线的中点和所述垫层（2）的中心重合，所述地梁（6）的底部距所述条形基础墙的底部的竖直间距是所述条形基础墙的高度的1/2～3/5；

步骤1033、肥槽区域与房心区域回填施工：两个所述条形基础模型（5）内侧壁之间的区域称为房心区域（8），所述条形基础模型（5）外侧壁与基坑（1）内侧壁之间的区域称为肥槽区域（9）；

首先，以所述房心区域（8）底面为施工面，在所述房心区域（8）底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用蛙式夯压实，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述房心区域（8）内的第一回填层，且所述第一回填层的顶面比所述地梁（6）的顶面高5cm～15cm；同时，在所述房心区域（8）回填的过程中，设置聚苯乙烯泡沫板（7），且所述聚苯乙烯泡沫板（7）的顶部距所述地梁（6）底部的竖直间距为5cm～10cm；其中，所述聚苯乙烯泡沫板（7）的厚度为5cm～10cm，且所述聚苯乙烯泡沫板（7）的长度和宽度分别与地梁（6）的长度和宽度对应相等；

然后，以所述肥槽区域（9）底面为施工面，在所述肥槽区域（9）底面沿厚度方向进行若干层回填，每层回填结束时，采用压路机振动碾压和蛙式夯压实结合，至每一回填层的压实系数不小于0.95，如此反复至填土结束，形成所述肥槽区域（9）内的第二回填层，且所述第二回填层的顶面比所述第一回填层的顶面低40cm～60cm；

步骤104、第二监测元件的安装：在所述肥槽区域（9）的外侧开挖浸水试坑（11），至所述浸水试坑（11）的底面与所述第二回填层的顶面齐平，再在所述浸水试坑（11）与所述肥槽区域（9）分界线上设置隔水墙（12），且隔水墙（12）的一侧壁下部与所述肥槽区域（9）贴合，所述浸水试坑（11）和基坑（1）的内侧壁均砌筑挡土墙（13），之后安装第二监测元件，过程如下：

步骤1041、地表沉降标安装：分别在所述房心区域（8）、肥槽区域（9）和浸水试坑（11）的水平中心线上间隔设置多个地表沉降标测点，然后，在所述地表沉降标测点安装地表沉降标（14）；其中，位于条形基础模型和地梁（6）之间的房心区域（8）中不设置地表沉降标测点，所述肥槽区域（9）为位于房心区域（8）两侧的两个肥槽区域（9），分别在两个肥槽区域（9）内设置地表沉降标测点；

步骤1042、土壤水分计安装：分别在所述浸水试坑（11）底部下方的水平方向和竖直方向间隔设置多个第二土壤水分计测点，然后，在所述第二土壤水分计测点安装第二土壤水分计（20）；其中，水平方向上相邻两个所述第二土壤水分计（20）的水平间距为0.5cm～2.5cm，竖直方向上相邻两个所述第二土壤水分计（20）的竖直间距为0.5cm～2.5cm，靠近所述浸水试坑（11）底部下方的第二土壤水分计测点称为最上部第二土壤水分计测点，远离所述浸水试坑（11）底部下方的第二土壤水分计测点称为最下部第二土壤水分计测点，所述最上部第二土壤水分计测点的高程和基坑（1）的底部高程相同，所述最下部第二土壤水分计测点位于所述湿陷性土层（21）和非湿陷性土层（22）的分界处；

步骤1043、基础沉降标（15）安装：首先，在所述条形基础模型（5）的顶梁外侧的前部、中部和后部预先埋设连接件；然后，在所述连接件上安装带有刻度尺的测杆；其中，所述条形基础墙的顶部称为顶梁，所述顶梁采用现浇混凝土施工，所述连接件是直径为15mm～25mm的钢筋，且所述连接件埋入所述顶梁内部的长度不少于5cm，所述连接件外露所述顶梁的长度为5cm～10cm，所述测杆为L形测杆；

步骤二、构建载荷平台：所述条形基础模型（5）构建和监测元件安装后，搭载载荷平台，过程如下：

步骤201、铺设碎石：分别在所述第一回填层上、所述第二回填层上和所述浸水试坑（11）内均匀铺设碎石，形成碎石层（17）；

步骤202、安装承载平台：在所述顶梁上现浇施工M根钢筋混凝土载荷梁（16），其中M根所述钢筋混凝土载荷梁（16）沿所述条形基础模型（5）顶梁的长度方向平行布设；

步骤三、载荷加载：在M根所述钢筋混凝土载荷梁（16）上加载载荷，并分N级载荷进行加载，加载至所述条形基础模型（5）模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；每加载一级载荷后，直至基础平均沉降速率和地表平均沉降速率均小于1mm/d时，施加下一级荷载，如此反复加载至最后一级加载至所述条形基础模型（5）模拟的待施工条形基础的基底压力平均值；

步骤四、条形基础模型浸水：当步骤三中最后一级加载至所述条形基础模型（5）模拟的待施工条形基础的基底压力平均值，且所述基础沉降标（15）和所述地表沉降标（14）下沉稳定后，向所述浸水试坑（11）内单侧间歇性浸水、单侧持续浸水或者满坑持续浸水，在所述浸水试坑（11）内浸水的过程中，通过所述第一土壤水分计（4）和所述第二土壤水分计（20）检测湿陷性土层的体积含水率，通过所述基础沉降标（15）得到所述条形基础模型（5）的沉降量，通过所述地表沉降标（14）得到地表的沉降量；其中，所述满坑持续浸水为向所述浸水试坑（11）内、所述房心区域（8）和所述肥槽区域（9）均连续浸水，直至所述房心区域（8）内的水头高度不小于30cm，且不超过挡土墙（13）的顶面；所述单侧间歇性浸水为每隔24h～48h向所述浸水试坑（11）内浸水，每次浸水时至所述浸水试坑（11）内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙（12）的顶面；所述单侧持续浸水为向所述浸水试坑（11）内连续浸水，直至所述浸水试坑（11）内的水头高度不小于30cm，且不超过隔水墙（12）的顶面；

步骤五：载荷卸载：当所述浸水试坑（11）内没有水时，再继续观察不小于10天，当连续5天的所述基础平均沉降速率和所述地表平均沉降速率均不大于1mm/d时，试验终止，卸载施加在所述钢筋混凝土载荷梁（16）的载荷。

2.按照权利要求1所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤101中所述基坑（1）的长度为所述底板（3）长度的3～4倍，所述底板（3）的外侧壁距基坑（1）的内侧壁之间的水平间距为所述底板（3）宽度b的2～4倍。

3.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述载荷包括钢板（18）和/或者预制混凝土配重（19）。

4.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤1032中两个所述条形基础模型（5）的轴线间距S是所述底板（3）宽度b的3～5倍。

5.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述基础平均沉降速率为多个所述基础沉降标（15）的沉降速率的平均值，所述地表平均沉降速率为多个所述地表沉降标（14）的沉降速率的平均值；

采用水准仪每一天同一时刻观测多个所述基础沉降标（15）和多个所述地表沉降标（14）的下沉量，得到多个所述基础沉降标（15）的沉降速率和多个所述地表沉降标（14）的沉降速率，然后将多个所述基础沉降标（15）的沉降速率和多个所述地表沉降标（14）的沉降速率分别进行平均值计算，得到多个所述基础沉降标（15）的沉降速率的平均值和多个所述地表沉降标（14）的沉降速率的平均值。

6.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤201中所述碎石层（17）的厚度为10cm～15cm，其中，所述碎石的粒径为3cm～5cm。

7.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤202中所述钢筋混凝土载荷梁（16）M的取值范围为M≥2。

8.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤三中所述N的取值范围为N≥3，且每级载荷为所述条形基础模型模拟的待施工条形基础的基底压力平均值的1/N。

9.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤1033中进行肥槽区域与房心区域回填施工后，在所述第一回填层和所述第二回填层的连接处砌筑砖墙（10），所述砖墙（10）的厚度为10cm～15cm，且所述砖墙（10）的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述砖墙（10）的顶面和所述第一回填层的顶面相齐平。

10.按照权利要求1或2所述的一种条形基础模型的浸水载荷试验方法，其特征在于：步骤104中所述隔水墙（12）的底面距所述浸水试坑（11）的底面的竖直距离为20cm～30cm，且所述隔水墙（12）厚度为10cm～15cm且所隔水墙（12）的顶面高于浸水试坑（11）的底面35cm～50cm；

所述挡土墙（13）厚度为20cm～25cm，且所述挡土墙（13）的顶面与基坑（1）的顶面齐平，所述挡土墙（13）包括在所述浸水试坑（11）内侧壁砌筑的第一挡土墙、在所述第一回填层和基坑（1）的内侧壁间砌筑的第二挡土墙和在所述第二回填层和基坑（1）的内侧壁间砌筑的第三挡土墙，所述第一挡土墙的底面距所述浸水试坑（11）的底面的竖直距离为20cm～30cm，所述第二挡土墙的底面距所述第一回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm，所述第三挡土墙的底面距所述第二回填层的顶面的竖直距离为20cm～30cm。