CN109469117A - 一种基坑支护体系模型试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑支护体系模型试验装置及方法，包括：底座、模型箱、模型板、补水装置、降温系统、温度传感器和数据采集仪；底座设置有储水槽；模型箱设置于底座上；模型箱的底板处于底座的储水槽中；底板上设置有若干渗水通孔；模型板固定设置于模型箱内；模型板上固定设置有若干个位移传感器和压力传感器；补水装置包括：供水槽和供水管；通过供水槽和供水管能够向模型箱内供水；通过降温系统能够降低模型箱的温度。本发明的装置能够进行基坑室内模型试验，能够在模拟试验中考虑支护施作以及地下水和温度的影响。

Description

一种基坑支护体系模型试验装置及方法

技术领域

本发明属于基坑支护体系模型试验技术领域，特别涉及一种基坑支护体系模型试验装置及方法。

背景技术

近年来，随着社会人口集中化和城市化的快速发展，城市建设也随之快速发展，深基坑工程日益增多，其面临着规模大、施工难度大以及周围环境复杂等挑战。基坑修建在每年随季节变化温度变化较大的富水地区时，地下水在温度影响下会引起基坑周边土体的冻胀和融沉，基坑施工时的围护安全问题被高度关注。采用室内土工模型试验的方法，模拟基坑在富水地区并当温度发生变化时，支护体系受力及变形的问题。

目前基坑模型大多数选用干砂，不考虑地下水的影响，主要研究基坑开挖时土体压力变化及支护变形问题，此类不适宜研究地下水及温度作用下基坑支护情况。另外，在实际工程中地下水不仅存在而且是动态变化的，因此如何在模型试验中更加准确的模拟地下水和温度作用为试验的重要问题。综上，亟需一种可模拟冻融循环条件下的基坑支护体系的模型试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑支护体系模型试验装置及方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的装置能够进行基坑室内模型试验，能够在模拟试验中考虑支护施作以及地下水和温度的影响。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基坑支护体系模型试验装置，包括：底座、模型箱、模型板、补水装置、降温系统、温度传感器和数据采集仪；底座设置有储水槽；模型箱设置于底座上；模型箱包括：底板、箱体侧板和盖板；模型箱的底板处于底座的储水槽中；底板上设置有若干渗水通孔；模型箱内用于放入待试验的模型；模型板固定设置于模型箱内；模型板的两侧面分别固定设置有若干个位移传感器和压力传感器，每个位移传感器和压力传感器的输出端均与数据采集仪的接收端相连接；温度传感器的采集端用于置入待试验的填土内，温度传感器的输出端与数据采集仪的接收端相连接；补水装置包括：供水槽和供水管；供水管的入水口与供水槽的出水口相连通，供水管部分设置于模型箱内，供水管设置于模型箱内的部分设置有多个出水口，通过供水槽和供水管能够向模型箱内供水；降温系统包括：制冷机和制冷管；制冷管与制冷机相连接，制冷管设置于模型箱内，通过降温系统能够降低模型箱的温度。

进一步地，还包括：吊装系统；吊装系统包括：支撑架和手动葫芦吊；模型箱的盖板的外壁上固定设置有起吊环。

进一步地，模型板胶粘固定在模型箱内，能够将模型箱的内腔均分为左右两个腔室；模型板与模型箱的内壁之间设置有密封装置。

进一步地，箱体侧板内填充有保温材料，保温材料为聚苯乙烯泡沫板。

进一步地，模型箱包括：箱框、底板、箱体侧板和盖板；箱框设置于底座上，底板固定设置在箱框上，盖板铰接在箱体的上部，盖板的外壁上设置有吊环，盖板的内壁上固定设置有制冷管；右侧的箱体侧板铰接在箱框的右部；前侧的箱体侧板交接在箱框的前部，前侧的箱体侧板后设置有钢化玻璃板，钢化玻璃板固定设置在箱框上。

进一步地，钢化玻璃板上设置有坐标网格。

进一步地，渗水通孔处均设置有土工布；供水管的出水口处均设置有土工布。

进一步地，补水装置的供水槽包括：高位水槽和低位水槽；低位水槽内设置有水泵；水泵的入水口与低位水槽相连通，水泵的出水口与高位水槽相连通；高位水槽的出水口与供水管的入水口相连通；高位水槽的水位能够高于供水管的出水口。

一种基坑支护体系模型试验方法，基于本发明所述的试验装置，包括以下步骤：

步骤1，根据基坑现场土层的物理状态配置土样；

步骤2，在模型箱2底部铺设土工布，然后将步骤1配置的土样填入模型箱2内并施作预设支撑构建基坑支护体系模型；

步骤3，按照预设时间、温度和频率，通过补水装置补水，通过降温系统降温，通过温度传感器、位移传感器和压力传感器读取基坑支护体系模型的试验数据。

进一步地，步骤2具体包括：当填土至预设基坑支护体系模型的坑底高度时施作模型试验基坑的第三道支撑，施作第三道支撑完毕后继续进行填土工作；填土至第三道支撑高度时施作第二道支撑，然后再将土样高度填至第二道支撑高度；然后施作第一道支撑，待第一道支撑稳定后将土样高度装填至预设基坑支护体系模型高度；其中，填土过程中土样要压实至预定压实度；填土过程中，在土体内布置预定数量的温度传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的试验装置，可在模型箱内构建待试验的基坑支护体系模型，通过补水装置能够向模型中补水，通过降温系统可以降低模型箱内模型的温度，可模拟进行冻融循环条件下的基坑支护体系的模型试验，可模拟进行严寒区富水地层各种工况基坑支护模拟的模型试验；通过温度传感器、压力传感器和位移传感器采集试验数据，可用于分析测量基坑在不同工况下基坑支护压力变化及基坑变形问题。

进一步地，吊装系统用来控制模型箱盖板的打开和闭合，简单方便，能够提高试验效率，降低试验的工作强度。

进一步地，通过在刚性挡板中间填充保温材料有利于使模型箱内部温度保持稳定；保温材料采用聚苯乙烯泡沫板，聚苯乙烯泡沫板是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的白色物体，其有微细闭孔的结构特点，密度小，回复率高，具有独立的气泡结构。此外这种泡沫板高温时不流淌，低温时不脆裂，在试验升温和降温过程中能保持稳定状态。由于钢板刚度大且散热能力大，采用嵌入到钢板内部保温，钢板既可以为所填土提供约束也可以为填充泡沫板提供约束，不致使泡沫板被填土压坏变形且弥补了钢板散热能力大的特点，有利于试验箱内部温度保持稳定。

进一步地，本发明通过在模型箱体前后侧设置钢化玻璃板，通过设置坐标网格方便在试验过程中以坐标网格作为参考进行直观观察。模型箱通过设置刚性挡板有利于为基坑模型周围提高刚度减少材料变形，此外设置刚性挡板还有利于施作支撑后为支撑提供反力。通过设置箱框有利于提高钢化玻璃板和模型箱箱体刚性挡板的强度，防止其在试验中受力变形，同时可以保证支撑的稳定。

进一步地，目前基坑模型填土及开挖过程中，由于模型尺寸较大，高度较高，导致土的搬运以及试验后土的开挖耗费大量的工作。设置在箱体右侧的可开合的刚性挡板，在模型试验前期填土时，随着填土高度的逐渐增加，可以通过分段关闭右侧的箱体侧板，方便填土以及试验土体的快速搬运及开挖。

进一步地，补水装置有利于试验进行时土中水的补给，调整高位补水槽的高度也可模拟试验中水位高度的变化。

附图说明

图1是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置的结构示意图；

图2是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中模型箱部分的俯视结构示意图；

图3是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中的模型板结构示意图；

图4是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中前侧开合式刚性挡板的结构示意图；

图5是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中右侧开合式刚性挡板的结构示意图；

图6是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中的补水装置的结构示意图；

图7是本发明的一种基坑支护体系模型试验装置中的降温系统的结构示意图；

图1至图7中，底座1；模型箱2；模型板3；刚性挡板4；前侧开合式刚性挡板5；右侧开合式刚性挡板6；钢化玻璃板7；立杆8；吊装系统9；补水装置10；降温系统11；土压力计3-1；圆柱百页脱卸门轴铰链4-1；栏板锁扣4-2；圆柱百页脱卸门轴铰链5-1；栏板锁扣5-2；升降把手6-1、底板6-2、补水槽6-3、水泵6-4、硬质导管6-5、橡胶管6-6、木质垫块6-7；制冷管7-1；制冷机7-2。

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详细说明。

请参阅图1，本发明的一种基坑支护体系模型试验装置，包括：底座1、模型箱2、设置在模型箱2内的模型板3、设置在模型箱外的吊装系统9、补水装置10和降温系统11，底座1位于模型箱2下部，模型板3沿模型箱2前后方向设置在模型箱2内，补水装置10设置在模型箱2的后侧并固定于立杆8上，降温系统11设置在顶部盖板上。

具体的，底座1安放在模型箱2的底端，底座1由内部连通的钢筋网格构成，底座尺寸稍大于模型箱2的底端且底座1上设有突出挡板可卡住模型箱2，用于防止试验过程中模型箱2的移动，同时可以通过向超出部分注水，利用底部连通的补水系统进行外部水补充。

模型箱2为矩形，其由底板、箱体侧板、钢化玻璃板和保温材料组成。为了方便试验填土以及试验后掏土，将右侧的箱体侧板设计成独立的三部分，各部分水平设置且相互平行。模型箱的箱体侧板由刚性挡板、角钢和保温材料组合而成；其设置为三层，前后为刚性挡板，并在刚性挡板中间横纵向设置角钢将挡板固定，在两层刚性挡板之间填充保温材料后将挡板四周焊接封死制成箱体侧板。

保温材料采用聚苯乙烯泡沫板，聚苯乙烯泡沫板是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒，经加热预发后在模具中加热成型的白色物体，其有微细闭孔的结构特点，密度小，回复率高，具有独立的气泡结构。此外，这种泡沫板高温时不流淌，低温时不脆裂，在试验升温和降温过程中能保持稳定状态。由于钢板刚度大且散热能力大，采用嵌入到钢板内部保温，钢板既可以为所填土提供约束也可以为填充泡沫板提供约束，不致使泡沫板被填土压坏变形且弥补了钢板散热能力大的特点，有利于试验箱内部温度保持稳定。

箱体右侧和前侧侧板设置为开合式；右侧侧板采用单边开合，每一部分通过圆柱百页脱卸门轴铰链与固定模型箱金属框架的侧边铰接，在另一端设置锁扣以便试验进行时将箱门锁住；箱体前侧侧板采用中间向两边开合，铰接方式同右侧侧板，并在前侧侧板顶部和底部设置锁扣。箱体前侧侧板后面加设钢化玻璃板并固定，便于开合后对土体进行观察，进一步在钢化玻璃板表面设有坐标网格。模型板材料选取铝合金，表面可设置土压力计。模型板外侧土体内设置有温度传感器。

模型箱外安装吊装系统，用来控制试验箱顶板的打开和闭合。在箱体背侧设置钢架，钢架中心安装手动倒链吊葫芦滑轮，通过吊葫芦滑轮吊钩挂住顶板上的钢筋环，操作模型箱顶板的打开和闭合，简单方便。

补水装置由硬质导管、橡胶管、两个相连的高度不同的凹型补水槽构成。硬质导管与箱体相连，后接橡胶管并连接补水槽，将补水槽固定在模型箱后侧的立杆支架上。降温系统通过在模型箱盖板底部设置4道并联的铜管，利用铜管导热性好，低温强度高的特点能简单高效的进行试验降温工作，通过外接降温机器能很好的控制箱体内部温度。

本发明是一种可模拟冻融循环条件下的基坑支护体系的模型试验装置，特别是涉及严寒区富水地层各种工况基坑支护模拟的模型试验，可用于测量基坑在不同工况下基坑支护压力变化及基坑变形问题。本发明通过在模型箱体前侧设置钢化玻璃板，通过设置坐标网格方便在试验过程中以坐标网格作为参考进行直观观察。通过设置刚性挡板有利于为基坑模型周围提高刚度减少材料变形，此外左侧设置刚性挡板有利于施作支撑后为支撑提供反力。通过在刚性挡板中间填充保温材料有利于使模型箱内部温度保持稳定。通过设置金属框架有利于提高钢化玻璃板和模型箱箱体刚性挡板的强度，防止其在试验中受力变形，同时可以保证支撑的稳定。设置在箱体右侧的可开合的刚性挡板，在模型试验前期填土时，随着填土高度的逐渐增加，可以分段关闭右侧侧板，方便填土。填土完成后，可通过外部吊装系统关闭顶部侧板。通过设置在箱体后侧的补水装置，有利于试验进行时土中水的补给，调整补水槽的高度也可模拟试验中水位高度的变化。通过设置降温系统能很好的控制箱体内部温度。

实施例1

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种季冻区冻融循环条件下的基坑支护体系模型试验装置，包括底座1、模型箱2和设置在模型箱2内的模型板3、刚性挡板4、前侧开合式刚性挡板5、右侧开合式刚性挡板6、钢化玻璃板7、立杆8、吊装系统9、补水装置10和降温系统11。

底座1由钢板和角钢焊接而成，角钢之间相互连接并形成有网格，各个网格之间留有间隔使网格之间相互接通，底座纵向尺寸稍大于模型箱底部且底座上设有突出挡板可卡住模型箱防止试验过程中模型箱移动。底座侧边钢板高于箱体底部，底座可加水且底座加水后网格内水相互流通。另外，可通过控制底部水温度来模拟地热。底座上设置有排水口和阀门，便于底座储水排出以防止箱体锈蚀。

模型箱2呈矩形，前侧侧板后加设钢化玻璃板方便对试验过程进行观察。模型箱箱体的底部钢板设置有对应网格的孔洞，使箱体底座加水后可通过孔洞进入箱体底部土体。模型板3把箱体隔成两个空间，试验时根据试验设计装填不同高度的土，施作支撑。

模型板3沿模型箱前后方向布置在模型箱内，考虑基坑的对称性，取基坑一半进行模拟研究，根据对称性基坑的中央没有形变，因此设置模型板，模拟半个基坑，可以节省试验空间。模型板模拟实际工程中的地下连续墙，横向立柱及支撑杆件来模拟实际工程中的施作在地下连续墙上用以在施工过程中确保基坑稳定的支撑结构，设在模型板和刚性挡板之间，其两端分别固定在模型板和刚性挡板上。

请参阅图3至图5，模型板3为与实际工程围护抗弯刚度相似的铝板，在其表面布置有土压力计3-1，可以测得在进行冻融循环试验过程中模型板外侧的土压力变化。模型板外侧土体内可以布置温度传感器，来获取试验过程中土体温度变化，此外模型板外侧土体顶部还可布置位移传感器，来获取外侧土体的沉降情况。刚性挡板厚度较大，基坑模型支护设置在刚性挡板和模型板之间，且在刚性挡板对应位置设置有模型箱金属框架，受力时位移可忽略不计；开合式刚性挡板由圆柱百页脱卸门轴铰链4-1或圆柱百页脱卸门轴铰链5-1与箱体外侧金属框架立柱相连，用栏板锁扣4-2或栏板锁扣5-2可将刚性挡板与立柱锁紧，最终使刚性挡板达到不仅可向外打开拆卸，而且也可关闭锁紧的效果。

开合式刚性挡板作用：前侧侧板后面设有钢化玻璃板，便于开合后对土体进行观察；由于模型箱高度较高，当模型试验前期填土时，可以分段关闭右侧刚性板进行装填，方便填土。后期掏土时，可利用开合式刚性挡板的灵活性，方便掏土工作以及取样的进行，为试验后期工作提供方便。

模型板和刚性挡板上设置三道不同规格的支撑，支撑材料选用与实际工程中的支撑抗压刚度相似的实心铝杆，在每道支撑上设置支撑垫片，用以固定支撑两端。在试验时根据填土高度分步施作三道支撑。当填土至内侧坑底高度时施作第三道支撑，填土至第三道支撑位置时，施作第二道支撑，再将土样高度填至第二道支撑高度，后施作第一道支撑。

请参阅图1，吊装系统9布置于模型箱后侧上部，包括支架、手动倒链吊葫芦滑轮。试验箱顶板的打开和闭合由外部吊装系统控制，箱体顶板靠近背侧段与背侧箱体通过圆柱百页脱卸门轴铰链与模型箱金属框架的侧边铰接，使箱体顶板通过铰链可自由活动；靠近前侧箱顶设置焊接规格的半圆状钢筋环，箱体背侧设置钢架，钢架中心安装手动倒链吊葫芦滑轮，通过吊葫芦滑轮吊钩挂住钢筋环，从而可以控制顶板的打开和闭合。

请参阅图6，补水装置10布置于箱体底部和侧面，包括立杆8、升降把手6-1、底板6-2、补水槽6-3、小水泵6-4、硬质导管6-5、橡胶管6-6、木质垫块6-7。模型箱底部下面设有刚性垫板，垫板为连通的网格型构造，箱体底部设有的水孔位于网格内，从而在试验过程中，模型箱中土体能够得到地下水的补充。侧面的补水装置位于箱体后侧，首先在箱体后侧一定高度钻孔，并在箱体里面布置一圈硬质导管6-5，用胶带固定在侧板和模型板上，硬质导管上均匀设有通水孔，外面用土工布包裹防止试验过程中土体进入导管内。然后接箱外橡胶管6-6，橡胶管与补水槽6-3相连。补水槽设置在底板6-2上，为两个相连的高度不同的凹槽，其中高位凹槽放置在木质垫板6-7上，两个凹槽间连接是将水泵6-4置于槽边较低的凹槽中，并将里面的水泵入槽边比较高的凹槽中，当高位凹槽中水满时，里面水又会溢出至低位凹槽，如此循环往复便可保持高位凹槽水位不变，从而保持箱体内水位不变。凹槽固定于外部立杆8上，可利用升降把手6-1调节立杆高度来调整固定凹槽的高度，进而控制箱体内水位的高度。

请参阅图7，试验模拟采用由模型箱体顶部向下的单向降温过程，故模型箱盖板底部设置4道并联的铜管，制冷管7-1是其中的一根铜管，充分发挥了铜管导热性好，低温强度高的特点，其次铜管是可以改变形状的，因为铜管可以弯曲、变形又利于设计时使弯曲铜管增加设置铜管长度，从而增加循环回路长度而提高制冷效果；铜管规格都为每条回路长度为8m，为使铜管降温均匀，铜管错落排列。铜管向上穿出盖板后由规格为橡胶管外接四台制冷机7-2将制冷液降温后泵入铜管中循环降低温度，使箱体内部温度降低，为防止外接橡胶管冷量散失，橡胶导管外部包裹一层保温泡沫。顶板底部设置防护罩，保护铜管，美化外观。

本发明进行基坑冻融循环试验的具体过程，包括以下步骤：

步骤1，从周边取土场取回土样，晒干过筛，把不同粒径的土颗粒筛出来分类，再按照基坑现场土层不同的物理状态，配置成与各土层的物理状态相似的土样。进行箱体内防水处理后装填入模型箱形成重塑土。

步骤2，在模型箱底部铺设一层土工布再进行填土，土工布用于隔开底部土与底部补水系统，既可以防止土样浸入水又能够使水补充入土样内部。然后进行模型板的安装固定。

步骤3，模型板位置固定后，先使用砂纸打磨模型板，并用丙酮清洁，然后采用502胶固定，涂抹702胶水形成表面保护层，最后为了防止试验中水的侵入，再用环氧树脂封闭严实。在模型板中间布置一定数量的土压力计，以盖板底部为基点，分别在距离底部9、25.5、33、43、53、63、73、83、92.5、102.5、118、126.6cm处布置土压力计。

步骤4，打开上部刚性挡板合页并固定封闭下层合页，操作者进入箱体内部从侧边运土入内，当填土至内侧坑底高度时开始施作模型试验基坑第三道支撑，支撑好后继续进行填土工作至第三道支撑位置时，施作第二道支撑再将土样高度填至第二道支撑高度，后施作第一道支撑，待第一道支撑稳定后将土样高度装填至模型高度。填土过程中土样要压实至一定压实度，增加填土高度时，逐层合起右侧刚性开合挡板，直至填土完成。填土过程中在模型板中间外侧土体内布置一定数量的温度传感器，在模型箱左右方向，距模型板外侧水平距离分别为0、5、15、30、50、70cm，距顶板底部纵向距离分别为3、6.5、12、17.5、27.5、37.5、52.25、67、82、97、104.5、112、121、130cm处埋设温度传感器，测试土体温度变化。温度传感器通过导线与试验箱外部温度采集仪相连用以测定冻融循环过程中模型土体内部温度变化。

步骤5，填土完成后，在模型板中间外侧土体表面相隔一定距离布置位移传感器，距模型板外侧10、30、50、80cm地表处，依次布置4支位移传感器，来测量地表沉降，通过导线连接至模型箱外部数据采集仪。

步骤6，将冻融循环试验降温盖板吊装至模型箱顶部，盖上盖板后调试仪器并测试传感器是否正常工作，如果正常工作则进行下一步工作，如不正常进行修理调试至正常工作。

步骤7，以补水槽高槽边为水位线确定模型水位，调整并固定补水槽位置，将补水槽注满水，开启小水泵将低槽边凹槽中的水泵入高槽边凹槽中以维持高槽边凹槽中的水位保持不变。通过底部补水系统可以使水注满箱体底部网格，补水充分。

步骤8，调试仪器完成后，在试模型箱外部包裹一层保温材料，然后进行降温试验，降温至零下15℃。降温采用分级降温模式，每隔5℃进行一次读数，降温至设计值时，保持恒温半个小时后进行读数，升温时同样保持恒温半个小时后读数一次，直至升温至15℃。如此循环往复进行试验7次。

步骤9，试验完成后，停止低温恒温槽运转，拆卸试验仪器连接导线，将模型箱盖板吊出，掏土可通过打开右侧合页刚性挡板进行快速掏土，并掏土至预定位置时进行取土工作。掏土完成后进行试验场地清理工作。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是在填土时将配置好的一定含水率的土填入到左边模型箱内，右边填土时先不施加支撑。然后开挖左边填土至第一道支撑位置时施作第一道支撑，读数；然后开挖左边填土至第二道支撑位置时施作第二道支撑，读数；接着开挖左边填土至第三道支撑位置时施作第三道支撑，读数；最后开挖到坑底，读数。其它过程和实施例1相同。

上述过程描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明的使用并不局限于上述实例，凡本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，包括：底座(1)、模型箱(2)、模型板(3)、补水装置(10)、降温系统(11)、温度传感器和数据采集仪；

底座(1)设置有储水槽；

模型箱(2)设置于底座(1)上；模型箱(2)包括：底板、箱体侧板和盖板；模型箱(2)的底板处于底座(1)的储水槽中；底板上设置有若干渗水通孔；模型箱(2)内用于放入待试验的模型；

模型板(3)固定设置于模型箱(2)内；模型板(3)上固定设置有若干个位移传感器和压力传感器，每个位移传感器和压力传感器的输出端均与数据采集仪的接收端相连接；

温度传感器的采集端用于置入待试验的填土内，温度传感器的输出端与数据采集仪的接收端相连接；

补水装置(10)包括：供水槽和供水管；供水管的入水口与供水槽的出水口相连通，供水管部分设置于模型箱(2)内，供水管设置于模型箱(2)内的部分设置有多个出水口，通过供水槽和供水管能够向模型箱(2)内供水；

降温系统(11)包括：制冷机(7-2)和制冷管(7-1)；制冷管(7-1)与制冷机(7-2)相连接，制冷管(7-1)设置于模型箱(2)内，通过降温系统(11)能够降低模型箱(2)的温度。

2.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，还包括：吊装系统(9)；

吊装系统(9)包括：支撑架和手动葫芦吊；模型箱(2)的盖板的外壁上固定设置有起吊环。

3.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，模型板(3)胶粘固定在模型箱(2)内，能够将模型箱(2)的内腔均分为左右两个腔室；模型板(3)与模型箱(2)的内壁之间设置有密封装置。

4.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，箱体侧板内填充有保温材料，保温材料为聚苯乙烯泡沫板。

5.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，模型箱(2)包括：箱框、底板、箱体侧板和盖板；

箱框设置于底座(1)上，底板固定设置在箱框上，盖板铰接在箱体的上部，盖板的外壁上设置有吊环，盖板的内壁上固定设置有制冷管(7-1)；右侧的箱体侧板铰接在箱框的右部；前侧的箱体侧板交接在箱框的前部，前侧的箱体侧板后设置有钢化玻璃板(7)，钢化玻璃板(7)固定设置在箱框上。

6.根据权利要求5所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，钢化玻璃板(7)上设置有坐标网格。

7.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，渗水通孔处均设置有土工布；供水管的出水口处均设置有土工布。

8.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系模型试验装置，其特征在于，补水装置(10)的供水槽包括：高位水槽和低位水槽；

低位水槽内设置有水泵；水泵的入水口与低位水槽相连通，水泵的出水口与高位水槽相连通；高位水槽的出水口与供水管的入水口相连通；高位水槽的水位能够高于供水管的出水口。

9.一种基坑支护体系模型试验方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一项所述的试验装置，包括以下步骤：

步骤1，根据基坑现场土层的物理状态配置土样；

步骤2，在模型箱(2)底部铺设土工布，然后将步骤1配置的土样填入模型箱(2)内并施作预设支撑构建基坑支护体系模型；

步骤3，按照预设时间、温度和频率，通过补水装置补水，通过降温系统降温，通过温度传感器、位移传感器和压力传感器读取基坑支护体系模型的试验数据。

10.根据权利要求9所述的一种基坑支护体系模型试验方法，其特征在于，步骤2具体包括：当填土至预设基坑支护体系模型的坑底高度时施作模型试验基坑的第三道支撑，施作第三道支撑完毕后继续进行填土工作；填土至第三道支撑高度时施作第二道支撑，然后再将土样高度填至第二道支撑高度；然后施作第一道支撑，待第一道支撑稳定后将土样高度装填至预设基坑支护体系模型高度；

其中，填土过程中土样要压实至预定压实度；填土过程中，在土体内布置预定数量的温度传感器。