CN110761342A - 爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法，该系统包括：试验模型的制作系统、模型卸载系统、加载系统、测量系统，模型制作系统包括相似岩土层和试验模型箱；模型试验卸载系统指试验箱模型参照现场工程基坑开挖设计步骤，按比例将需要开挖的部分轮廓画出并开挖；加载系统包括摆锤装置、频率调节器；测量系统包括应变片、微型压力盒、加速度计、激光测距仪、千分表、爆破振动测速仪传感器、高速摄像机、爆破参数校核仪、计算机。本试验系统具体操作方法包括以下步骤：制作试验模型、布置监测系统、模型卸载、加载试验模型、调试监测系统、模型试验测试与数据记录，本试验可以简单有效的模拟爆破振动作用下基坑施工过程。

Description

爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法

技术领域

本发明涉及基坑开挖过程的物理模型试验，具体涉及爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法。

背景技术

爆破是破岩的重要手段，工程爆破在国民基础建设中发挥着不可替代的重要作用。在工程建设中，爆破作业产生振动荷载，并在岩体中以应力波的形式传播，其产生的惯性力增加了岩体的下滑力，而且频繁的震动引起岩体循环加载和卸载疲劳，加速了岩体的风化，降低了结构面的力学强度，导致结构体沿优势产状失稳，造成较大的经济损失和安全危害。

基坑工程是建筑工程施工的主要组成部分，特别是随着我国当前建筑规模越来越大，各种深基坑开挖施工越来越多。基坑工程在爆破开挖时，技术要求高，开挖难度大，因此找到模拟爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法不仅能为数值模拟的研究成果提供科学的参考及验证，所获得的数据又可用于指导实际施工中振动危害的控制，实现研究结果的定性与定量相结合的分析，因而具有重要的理论和实践意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种既可实现控制单一变量原则，又能够客观直接的反映出稳定性变化规律的爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法。

爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统，包括：试验模型的制作系统、模型卸载系统、加载系统、模型检测系统；所述试验模型的制作系统包括以现场工程基坑为原型的试验模型箱3、箱体内壁粘贴的海绵4以及箱内分层锤击夯实的岩土相似材料验箱模型基坑开挖工具，模型卸载系统包括用于对试验模型箱参照现场工程基坑开挖，所述加载系统包括放置在试验模型箱3外一侧的摆锤装置以及安装在模型箱外所述一侧的频率调节器2；通过摆锤击打频率调节器2来模拟爆破振动波的效果，所述模型检测系统包括，在试验模型箱制作时埋置在边坡坡顶到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩土相似材料中的多个应变片5以及多个微型压力盒6、预先埋置在岩土层中的加速度计7、安装在模型箱顶部岩土相似材料与海绵分界位置的多个激光测距仪9、对称安装在模型箱上表面左右两侧开挖位置处的两个千分表8、安装在模型箱岩土相似材料底部的爆破振动测速仪传感器13、固定在模型箱正前方的高速摄像机以及一台用于输出包括应变数据、土压力、加速度和振动速度的计算机。

进一步地，所述摆锤装置包括摆锤1、摆臂、传动轮、传动装置10、伺服电机11、伺服控制器12、门字形钢架；所述摆臂的一端安装摆锤，另一端安装在钢架上横梁中间位置，摆臂在钢架的安装位置处左右两侧依次对称安装有传动轮、传动装置10以及伺服控制器12，所述传动轮紧挨着所述摆臂在钢架的安装位置，所述传动轮、传动装置10以及伺服控制器12安装在与摆锤摆动面垂直的横梁上，伺服电机11设置在钢架横梁上表面，通过伺服控制器12来控制伺服电机11的转矩及速度，伺服电机11控制传动装置10及传动轮，通过传动轮转动进而改变摆锤1的摆动速度，使摆锤敲击模型箱外部安装的频率调节器2，达到模拟爆破振动波的效果，频率调节器2用来调节爆破荷载的频率。

爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，包括以下操作步骤：

1)制作试验模型：基于现场工程边坡与基坑之间的空间相对关系，并考虑模型试验相似理论和模型试验的可操作性，得出模型相似材料以及基本物理量相似比，根据所研究基坑开挖工程应力重分布影响范围，通过模型相似理论确定模型箱的规格与尺寸，并依据模型箱使用相似材料模拟岩土体来制作试验箱基坑的二维平面应变模型；

2)模型卸载：参照现场基坑开挖步骤对模型进行分层开挖，按比例将需要开挖的部分轮廓画出并开挖卸载；直至完成了整个试验箱基坑模型的开挖；

3)加载试验模型：加载过程分为两个部分：①加载前对爆破参数校核，调整摆锤的摆击频率和频率调节器，使其振动速度、作用频率、作用时间满足爆破应力波要求；②基坑开挖过程中荷载加载：对基坑进行分层开挖，每开挖一层用摆锤按照校核后的功率敲击模型箱外部左侧安装的频率调节器模拟爆破振动，从而研究基坑开挖过程中边坡的稳定性；

4)模型试验测试与数据记录：通过控制频率调节器调节爆破频率进行加载测试，获取在不同爆破振动速度作用下基坑开挖过程中边坡的稳定性变化规律。

进一步地，所述步骤1)中试验模型的制作具体包括以下几个工序：

a.确定相似比

根据第一、第二相似理论相似准则进行参数设计，确定实际工程中原型几何尺寸和装置几何尺寸的几何相似比为L＝120，根据几何相似比，基坑截面尺寸和埋深按原型尺寸的1/120进行设计；重力加速度相似比Cg＝1，密度相似比C_ρ＝1，容重相似比C_γ＝1，岩土体与锚碇结构参数的相似设计，以几何相似比和容重相似比为基础相似比，实现泊松比、摩擦角的全相似，弹性模量按照原型岩体弹性模量的相似比L＝120进行设计；

b.制作试验箱

试验箱左右两侧是铁皮材质，采用砂浆抹面打光处理后，粘贴5cm厚度的海绵，试验箱前后两侧材料为玻璃，所述玻璃上划上刻度线，5cm为单位刻度，便于浇筑时把握浇筑高度，根据所设定的几何相似比，以实际原型为参考，确定试验箱的尺寸，并按照上述要求制作模型试验箱；

c.制作岩土材料

按照加权平均算法计算出实际土层的加权平均重度，按照确定的相似比例值求得模型试验中的土层相似材料的物理参数，分别以配方量混合各组分得到岩土相似材料，分层放入制备好的试验模型箱中进行锤击夯实，同时埋置微型压力盒和加速度计。

进一步地，所述步骤2)中试验装置卸载施加的具体操作流程为：

试验模型箱制作和养护完成后，拆掉前后两侧的玻璃，在模型箱前侧喷漆，绘出以5cm为单位的网格，按比例将需要开挖的部分轮廓画出，参照现场工程基坑开挖设计步骤，分6层开挖，开挖前左右各预留5cm宽；

第一步：整体向下开挖0.3cm；

第二步：1：0.5放坡开挖，高差为2.7cm；

第三步：在第二步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:1放坡开挖，高差8.3cm；

第四步：在第三步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.7cm；

第五步：在第四步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm；

第六步：在第五步的基础上，先从右边水平开挖12.95cm，之后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm，再从左侧开始留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm。

进一步地，所述步骤3)中模型加载施加的具体操作流程为：

a.爆破参数校核

选取四个相同的试验模型箱，将摆锤调整到一定功率，使其锤击模型箱外部左侧安装的频率调节器模拟爆破振动，调节频率调节器，使其振动速度、作用频率、作用时间满足爆破应力波要求，重复上述操作，最终确定4组摆锤功率用于模拟不同的振动速度的爆破应力波；

b.开挖过程中荷载加载

调节摆锤频率使其达到上述满足爆破参数校核的一组，相同试验箱采用对应的上述校核的爆破频率，四个试验模型箱分别采用4组不同的爆破频率，且每层开挖后，施加相同的频率。

进一步地，所述步骤4)中模型试验测试的具体操作流程为：

a.将应变片、微型压力盒布置在边坡坡顶到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩体或土体中，应变监测点即应变片的布置在模型分层浇筑的时候，粘结在分层界面上，微型压力盒的布置在模型浇筑的时候，直接浇筑在局部的分层模型中，整个监测点埋置过程在模型浇筑制作阶段完成；

b.将激光测距仪安装在整个模型的顶部外围，并将激光测距仪固定，保持激光测距仪在加载卸载过程中与模型之间的相对位置不变，将需监测的边坡和基坑变形的监测点即小圆圈标记在模型制作阶段标记清晰，并将激光测距仪对准位移监测点；

c.在模型基坑分步开挖过程中，将开挖后显露出来的基坑内壁纳入位移监测的范围，每一次开挖后，使摆锤以满足爆破应力波要求的固定频率锤击模型箱外部左侧安装的频率调节器，立即在基坑内壁标记所需监测的位移点，并及时将激光测距仪对准新的位移监测点，记录基坑内壁位移监测点的位移变化，同时用高速摄像机拍下变形过程的照片，用以记录下小圆圈标记位置即基坑变形监测点在开挖过程中的变形特征，并将千分表安装在模型上表面用于测量地表沉降；

d.在模型卸载、加载阶段之前，打开所有监测点的记录仪器，记录初始监测点的数据，并保持所有监测记录仪器的开启，持续监测整个模型基坑开挖卸载，模拟爆破加载过程，直至所有监测数据稳定后，结束整个监测过程。

本发明的有益效果是:

1、通过将配比试验确定的混合料主图按模型尺寸制作的模型箱中，整体振捣、拆模养护后制作出来的模型具有整体性好，模型形貌易于控制、能准确反映实际工程中基坑及边坡的形貌特征，制作过程简单高效等优点。

2、本系统克服了试验模型尺寸过大等实际情况，其中用摆锤模拟爆破振动，实现了对爆破荷载的简化，使操作更加简单方便，采用4个模型箱，很大程度上实现了控制试验单一变量的原则。

3、通过上述量测系统，实现基坑开挖过程中在爆破振动作用下边坡及周边岩土体的应力、应变、位移的变化规律，研究基坑开挖过程中施加爆破荷载的模型相对较少，本试验方法及发明填补了这一领域的空白。

附图说明

图1是本发明试验系统模型平面结构示意图；

图2是本发明试验系统中摆锤装置结构侧视图。

图中：1-摆锤、2-频率调节器、3-试验模型箱、4-海绵、5-应变片、6-微型压力盒、7-加速度计、8-千分表、9-激光测距仪、10-传动装置、11-伺服电机、12-伺服控制器、13-爆破振动测速仪传感器。

具体实施方式

下面将结合附图1，附图2对本发明进行详细说明。

参照图1所示，本发明所述的一种模拟爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统及方法，包括试验模型的制作系统，模型卸载系统、模型加载系统、模型检测系统。

1)制作试验模型：基于现场边坡与基坑之间的空间相对关系，并考虑模型试验相似理论和模型试验的可操作性，得出模型相似材料以及基本物理量相似比；根据所研究基坑开挖工程应力重分布影响范围，通过模型相似理论确定模型箱的规格与尺寸，并依据模型箱使用相似材料模拟岩土体来制作二维平面应变模型；具体操作如下：

a.确定相似比

根据第一、第二相似理论相似准则进行参数设计，确定实际工程中原型几何尺寸和装置几何尺寸的几何相似比为L＝120，根据几何相似比，基坑截面尺寸和埋深按原型尺寸的1/120进行设计；重力加速度相似比Cg＝1，密度相似比C_ρ＝1，容重相似比C_γ＝1，岩土体与锚碇结构参数的相似设计，以几何相似比和容重相似比为基础相似比，实现泊松比、摩擦角的全相似，弹性模量按照原型岩体弹性模量的相似比L＝120进行设计，所述第一相似定理为：彼此相似的物理现象必须服从同样的客观规律，若该规律能用方程表示，则物理方程式必须完全相同，而且对应的相似准则必定数值相等；所述第二相似定理为：凡同一类物理现象，当单值条件相似且由单值条件中的物理量组成的相似准则对应相等时，则这些现象必定相似。

具体设计如下：

几何相似比：C_L＝120；

弹性模量相似比：C_E＝120；

容重相似比：C_γ＝1；

泊松比、摩擦角相似比：C_μ＝C_φ＝1；

确定静力和动力响应相似比根据：

根据量纲关系：压力＝重度×长度

则压力相似比C_ξ＝C_γ×C_L＝120；

应力相似比C_σ＝L＝120；

速度相似比C_v＝C_L/C_t＝4；

时间相似比C_t＝C_s0.5/C_a0.5＝30；

位移相似比C_s＝C_L＝120；

加速度相似比C_a＝1。

b.制作试验箱

根据工程现场中锚碇基坑底部尺寸为65.5m×12m，基底表面积786m²，开挖高程为为45m，考虑到试验场地大小、加工成型简单省时等要求，确定模型几何相似比L＝120,确定长方体试验箱3的尺寸为：110cm×40cm×50cm，长方体宽对应的两面即左右两侧材料为铁皮，相对的，前后两侧为玻璃，左右两侧内壁采用砂浆抹面打光处理，并分别粘贴5cm厚度的海绵4。

c.制作岩土材料

按照加权平均算法计算出实际土层的加权平均重度为16KN/m³，按照确定的相似比例值求得模型试验中的土层相似材料的物理参数，如表1所示：

表1相似材料物理力学参数

最终得到模型相似材料及其配比：中风化泥质砂岩相似材料配比为石英中砂：石英细沙：石膏：水＝5:1:1.21:0.72；强风化泥质砂岩相似材料配比为石英细砂：石膏：水泥：水＝21.4:1:0.07:4.1。浇筑之前，在前后两侧玻璃上划上刻度线，5cm为单位刻度，便于浇筑时把握浇筑高度，分别以配方量混合各组分得到中风化泥质砂岩相似材料和强风化泥质砂岩相似材料，先将中风化泥质砂岩相似材料搅拌均匀，之后浇筑12cm高的中风化泥质砂岩相似材料，锤击夯实。搅拌强风化泥质砂岩的相似材料，在12cm高的中风化泥质砂岩相似材料基础上浇筑38cm高强风化泥质砂岩的相似材料，浇筑过程中根据监测方案埋设相应的监测传感器，一直浇筑到模型顶部，等待模型养护完成之后拆去玻璃面板，同时埋置微型压力盒6和加速度计7。

2)模型卸载：模型稳定之后，拆除前后两侧玻璃，在模型前侧喷漆，绘出以5cm为边长的正方形网格，按比例将需要开挖的部分轮廓画出，参照现场工程基坑开挖设计步骤，从粘贴海绵的两侧开挖，分6层开挖，开挖时左右各预留5cm宽；

第一步：整体向下开挖0.3cm；

第二步：1：0.5放坡开挖，高差为2.7cm；

第三步：在第二步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:1放坡开挖，高差8.3cm；

第四步：在第三步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.7cm；

第五步：在第四步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm；

第六步：在第五步的基础上，先从右边水平开挖12.95cm，之后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm，再从左侧开始留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm。

3)加载试验模型：加载过程分为两个部分：①加载前对爆破参数校核②基坑开挖过程中荷载加载；

①加载前对爆破参数校核

①加载前对爆破参数校核

选取四个相同的试验模型箱，将摆锤装置1调整到一定功率，使其锤击模型箱外部一侧安装的频率调节器2模拟爆破振动，调节频率调节器2，使其振动速度、作用频率、作用时间满足爆破应力波要求，确定4组相应的摆锤频率用于模拟不同的振动速度的爆破应力波。

②基坑开挖过程中荷载加载

调节摆锤频率使其达到上述满足爆破参数校核的一组，相同试验箱采用对应的上述校核的爆破频率，四个试验模型箱分别采用4组不同的爆破频率，且每层开挖后，施加相同的频率。

4)模型试验测试与数据记录：通过控制频率调节器2调节爆破频率进行加载测试，获取在不同爆破振动速度作用下基坑开挖过程中边坡的稳定性变化规律；

a.将应变片5和微型压力盒6均布置在边坡坡顶到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩土体相似材料中，应变监测点即应变片5的布置在模型分层浇筑的时候，粘结在分层界面上，微型压力盒6的布置在模型浇筑的时候，直接浇筑在局部的分层模型中，整个监测点埋置过程在模型浇筑制作阶段完成。

b.将多个激光测距仪9安装在整个模型的外围，并将激光测距仪9固定，保持激光测距仪9在加载卸载过程中与模型之间的相对位置不变；将需监测的边坡及基坑变形的监测点在模型制作阶段标记清晰，并将激光测距仪对准位移监测点。

c.在模型基坑分步开挖过程中，将开挖后显露出来的基坑内壁纳入位移监测的范围，每一次开挖完成后，使摆锤1以满足爆破应力波要求的频率锤击实验模型箱外部一侧安装的频率调节器2，观察基坑内壁标记所需监测的位移点的位移变化情况，并及时将激光测距仪9对准新的位移监测点，记录基坑内壁位移变化，千分表固定在坡顶距离岩土相似材料边缘5cm处，用于测量边坡顶部的竖向变形，相机支架固定在模型正前方的固定位置，保持相机的视线水平，每开挖爆破完成一层后即进行一组拍照，记录各组相片中相机监测点的准确位置，通过计算机中的数字照相量测软件分析计算各阶段相片中记录的相机监测点位置变化数据，获得每开挖爆破完成一层后模型的全场变形和表面位移变化情况。

d.在模型卸载、加载阶段之前，打开所有监测点的记录仪器，记录初始监测点的数据，并保持所有监测记录仪器的开启，持续监测整个模型基坑开挖卸载，模拟爆破加载过程，直至所有监测数据稳定后，结束整个监测过程。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统，其特征在于：包括：试验模型的制作系统、模型卸载系统、加载系统、模型检测系统；所述试验模型的制作系统包括以现场工程基坑为原型的试验模型箱(3)、箱体内壁粘贴的海绵(4)以及箱内分层锤击夯实的岩土相似材料，模型卸载系统包括试验箱模型基坑开挖工具用于对试验箱模型参照现场工程基坑开挖，所述加载系统包括放置在试验模型箱(3)外一侧的摆锤装置以及安装在模型箱外所述一侧的频率调节器(2)；通过摆锤击打频率调节器(2)来模拟爆破振动波的效果，所述模型检测系统包括，在试验模型箱制作时埋置在边坡坡顶到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩土相似材料中的多个应变片(5)以及多个微型压力盒(6)、预先埋置在岩土层中的加速度计(7)、安装在模型箱顶部岩土相似材料与海绵分界位置的多个激光测距仪(9)、对称安装在模型箱上表面左右两侧开挖位置处的两个千分表(8)、安装在模型箱岩土相似材料底部的爆破振动测速仪传感器(13)、固定在模型箱正前方的高速摄像机以及一台用于输出包括应变数据、土压力、加速度和振动速度的计算机。

2.如权利要求1所述爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验系统，其特征在于：所述摆锤装置包括摆锤(1)、摆臂、传动轮、传动装置(10)、伺服电机(11)、伺服控制器(12)、门字形钢架；所述摆臂的一端安装摆锤，另一端安装在钢架上横梁中间位置，摆臂在钢架的安装位置处左右两侧依次对称安装有传动轮、传动装置(10)以及伺服控制器(12)，所述传动轮紧挨着所述摆臂在钢架的安装位置，所述传动轮、传动装置(10)以及伺服控制器(12)安装在与摆锤摆动面垂直的横梁上，伺服电机(11)设置在钢架横梁上表面，通过伺服控制器(12)来控制伺服电机(11)的转矩及速度，伺服电机(11)控制传动装置(10)及传动轮，通过传动轮转动进而改变摆锤(1)的摆动速度，使摆锤敲击模型箱外部安装的频率调节器(2)，达到模拟爆破振动波的效果，频率调节器(2)用来调节爆破荷载的频率。

3.爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

1)制作试验模型：基于现场工程边坡与基坑之间的空间相对关系，并考虑模型试验相似理论和模型试验的可操作性，得出模型相似材料以及基本物理量相似比，根据所研究基坑开挖工程应力重分布影响范围，通过模型相似理论确定模型箱的规格与尺寸，并依据模型箱使用相似材料模拟岩土体来制作试验箱基坑的二维平面应变模型；

2)模型卸载：参照现场基坑开挖步骤对模型进行分层开挖，按比例将需要开挖的部分轮廓画出并开挖卸载；直至完成了整个试验箱基坑模型的开挖；

3)加载试验模型：加载过程分为两个部分：①加载前对爆破参数校核，调整摆锤的摆击频率和频率调节器，使其振动速度、作用频率、作用时间满足爆破应力波要求；②基坑开挖过程中荷载加载：对基坑进行分层开挖，每开挖一层用摆锤按照校核后的功率敲击模型箱外部左侧安装的频率调节器模拟爆破振动，从而研究基坑开挖过程中边坡的稳定性；

4)模型试验测试与数据记录：通过控制频率调节器调节爆破频率进行加载测试，获取在不同爆破振动速度作用下基坑开挖过程中边坡的稳定性变化规律。

4.如权利要求3所述爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，其特征在于：所述步骤1)中试验模型的制作具体包括以下几个工序：

a.确定相似比

根据第一、第二相似理论相似准则进行参数设计，确定实际工程中原型几何尺寸和装置几何尺寸的几何相似比为L＝120，根据几何相似比，基坑截面尺寸和埋深按原型尺寸的1/120进行设计；重力加速度相似比Cg＝1，密度相似比C_ρ＝1，容重相似比C_γ＝1，岩土体与锚碇结构参数的相似设计，以几何相似比和容重相似比为基础相似比，实现泊松比、摩擦角的全相似，弹性模量按照原型岩体弹性模量的相似比L＝120进行设计；

b.制作试验箱

试验箱左右两侧是铁皮材质，采用砂浆抹面打光处理后，粘贴5cm厚度的海绵，试验箱前后两侧材料为玻璃，所述玻璃上划上刻度线，5cm为单位刻度，便于浇筑时把握浇筑高度，根据所设定的几何相似比，以实际原型为参考，确定试验箱的尺寸，并按照上述要求制作模型试验箱；

c.制作岩土材料

按照加权平均算法计算出实际土层的加权平均重度，按照确定的相似比例值求得模型试验中的土层相似材料的物理参数，分别以配方量混合各组分得到岩土相似材料，分层放入制备好的试验模型箱中进行锤击夯实，同时埋置微型压力盒和加速度计。

5.如权利要求3所述爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，其特征在于：所述步骤2)中试验装置卸载施加的具体操作流程为：

试验模型箱制作和养护完成后，拆掉前后两侧的玻璃，在模型箱前侧喷漆，绘出以5cm为单位的网格，按比例将需要开挖的部分轮廓画出，参照现场工程基坑开挖设计步骤，分6层开挖，开挖前左右各预留5cm宽；

第一步：整体向下开挖0.3cm；

第二步：1：0.5放坡开挖，高差为2.7cm；

第三步：在第二步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:1放坡开挖，高差8.3cm；

第四步：在第三步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.7cm；

第五步：在第四步的基础上，留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm；

第六步：在第五步的基础上，先从右边水平开挖12.95cm，之后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm，再从左侧开始留出1.25cm小台阶，然后1:0.5放坡开挖，高差7.5cm。

6.如权利要求3所述爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，其特征在于：所述步骤3)中模型加载施加的具体操作流程为：

a.爆破参数校核

选取四个相同的试验箱模型，将摆锤调整到一定功率，使其锤击模型箱外部左侧安装的频率调节器模拟爆破振动，调节频率调节器，使其振动速度、作用频率、作用时间满足爆破应力波要求，重复上述操作，最终确定4组摆锤功率用于模拟不同的振动速度的爆破应力波；

b.开挖过程中荷载加载

调节摆锤频率使其达到上述满足爆破参数校核的一组，相同试验箱采用对应的上述校核的爆破频率，四个试验模型箱分别采用4组不同的爆破频率，且每层开挖后，施加相同的频率。

7.如权利要求3所述爆破荷载下基坑施工过程稳定性研究模型试验方法，其特征在于：所述步骤4)中模型试验测试的具体操作流程为：

a.将应变片、微型压力盒布置在边坡坡顶到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩体或土体中，应变监测点即应变片的布置在模型分层浇筑的时候，粘结在分层界面上，微型压力盒的布置在模型浇筑的时候，直接浇筑在局部的分层模型中，整个监测点埋置过程在模型浇筑制作阶段完成；

b.将激光测距仪安装在整个模型的顶部外围，并将激光测距仪固定，保持激光测距仪在加载卸载过程中与模型之间的相对位置不变，将需监测的边坡和基坑变形的监测点即小圆圈标记在模型制作阶段标记清晰，并将激光测距仪对准位移监测点；

c.在模型基坑分步开挖过程中，将开挖后显露出来的基坑内壁纳入位移监测的范围，每一次开挖后，使摆锤以满足爆破应力波要求的固定频率锤击模型箱外部左侧安装的频率调节器，立即在基坑内壁标记所需监测的位移点，并及时将激光测距仪对准新的位移监测点，记录基坑内壁位移监测点的位移变化，同时用高速摄像机拍下变形过程的照片，用以记录下小圆圈标记位置即基坑变形监测点在开挖过程中的变形特征，并将千分表安装在模型上表面用于测量地表沉降；

d.在模型卸载、加载阶段之前，打开所有监测点的记录仪器，记录初始监测点的数据，并保持所有监测记录仪器的开启，持续监测整个模型基坑开挖卸载，模拟爆破加载过程，直至所有监测数据稳定后，结束整个监测过程。

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