CN111549834A

CN111549834A - 一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法

Info

Publication number: CN111549834A
Application number: CN202010416159.7A
Authority: CN
Inventors: 张洪梅
Original assignee: Individual
Current assignee: Fujian Jinding Construction Development Co ltd
Priority date: 2020-05-17
Filing date: 2020-05-17
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2040-05-17
Also published as: CN111549834B

Abstract

本发明公开了一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，包括模型箱，所述模型箱的两侧侧壁均设有支架，其中一个所述支架的侧壁转动连接有转杆，所述转杆贯穿另一个所述支架并固定连接有把手，所述模型箱中设有试验土体，所述试验土体的侧壁设有边坡防护网，所述边坡防护网的侧壁通过销轴与试验土体的上端侧壁连接，所述模型箱的侧壁设有水箱。一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的使用方法，根据基坑的环境变化，调节模型试验装置的环境模拟量，以满足试验需求。本发明能够通过准确地模拟出太阳、雨水等变量对基坑模型的影响，继而测量出在各种自然界变量存在的情况的挖坑的情况，提高模型箱测量的准确性。

Description

一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法

技术领域

本发明涉及***技术领域，尤其涉及一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法。

背景技术

近年来，城市建设快速发展，深基坑工程日趋增多，基坑工程面临深度深、平面规模大、周围环境复杂的新趋势。特别是在滨海、沿江地区的深基坑工程更是面临地下水丰富，施工环境复杂以及施工难度大等挑战。为了解决地下水对基坑开挖的影响，基坑施工中常采用各种降水设施对基坑地下水进行强降水以保证基坑在无水状态下进行施工开挖，而当强降雨、人工湖下渗对地表水进行补给时，地表水在土层中会存在横向径流的作用，此时地表水距离基坑支护结构较近时，地表水的渗透作用会对基坑围护壁产生一定的影响。地表水径流渗透作用引起的基坑变形和失稳问题在深基坑设计和施工中不断地被高度关注和重视。采用室内土工模型试验的方法模拟基坑开挖，在岩土工程领域得到了广泛的应用，但就如何通过基坑模型试验客观准确地模拟地表水径流渗透作用对基坑开挖过程中支护结构的变形影响及地表水渗透的影响范围仍是迫切需要解决的问题。

现有技术中，虽然能够利用模型箱来模拟现实中基坑的具体状况，但是模型箱一般放在室内，这样自然界太阳的照射角度和光照强度等对基坑模型的影响较小，而且自然界中的降水对基坑模型的影响更是不方便观测，为此，我们提出一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中模型箱受到太阳的照射和降水的影响不方便直接观测的问题，而提出的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，包括模型箱，所述模型箱的两侧侧壁均设有支架，其中一个所述支架的侧壁转动连接有转杆，所述转杆贯穿另一个所述支架并固定连接有把手，所述模型箱中设有试验土体，所述试验土体的侧壁设有边坡防护网，所述边坡防护网的侧壁通过销轴与试验土体的上端侧壁连接，所述模型箱的侧壁设有水箱，所述水箱的侧壁设有进水管，所述水箱的上端侧壁设有水泵，所述水泵的抽水口密封连接有抽水管，所述抽水管贯穿水箱的侧壁并延伸至水箱的底部，所述水泵的出水口密封连接有导流管，所述导流管上设有手动阀门，所述导流管上设有流量计，所述导流管远离水泵的一端设有软管，所述转杆的上端侧壁固定连接有分流器，所述软管远离导流管的一端与分流器密封连接，所述分离器的上端侧壁密封连接有多个雾化喷嘴，所述转杆的下端侧壁固定连接有两个固定板，两个所述固定板之间固定连接有滑杆，所述滑杆上滑动套设有滑套，所述滑套的内壁与滑杆的侧壁相抵，所述滑套的下端侧壁固定连接有安装座，所述安装座的下端侧壁连接有多个照明灯。

优选的，靠近把手的所述转杆上固定套设有凸轮，靠近凸轮的所述支架的上端侧壁固定连接有安装架，所述安装架的上端侧壁竖直设有活动杆，所述活动杆贯穿安装架并固定连接有与凸轮匹配的卡槽，所述卡槽的下端侧壁设有倒角，所述卡槽的上端侧壁通过复位弹簧与安装架的下端侧壁卡接连接，所述复位弹簧套设于活动杆上，所述活动杆的上端侧壁螺纹连接有挡板。

优选的，所述滑套的侧壁设有转扭，所述转扭的侧壁固定连接有螺纹杆，所述滑套的侧壁开设有螺纹孔，所述螺纹杆与螺纹孔螺纹连接并与滑杆的侧壁相抵，所述转扭的侧壁开设有多个缺口。

优选的，靠近转把的所述支架的侧壁固定连接有轴承，所述转杆贯穿轴承并与轴承的内壁固定连接。

优选的，所述雾化喷嘴和所述边坡防护网的材质均为不锈钢，且边坡防护网的侧壁设有多个防滑纹。

一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的使用方法，根据基坑的环境变化，调节模型试验装置的环境模拟量，以满足试验需求；

S1、在需要对基坑模仿光照变量时，根据基坑受到的光照强度，可以选择性地打开一个、两个或者多个照明灯，这样能够模仿太阳在晴天和阴天下对基坑的照射效果，并且根据太阳升起的位置，手动移动滑套，从而使滑套带动安装座和照明灯移动，滑套和滑杆相抵，从而保证在摩擦力的作用下，没有外力作用时，滑套不会沿着滑杆移动，这样安装座和照明灯也不会移动，从而准确模拟太阳沿着基坑移动，对基坑照射角度的变化；

S2、在需要对基坑模仿雨水变量时，先转动转把，使分流器和雾化喷嘴靠近模型箱，而转把转动时带动转杆转动，转杆带动凸轮转动，凸轮凸出的一端与卡槽分离，直到凸轮转动180°之后，凸轮另外凸出的一端与卡槽卡合在一起，并且卡槽抵住复位弹簧，在复位弹簧的反弹力作用下，使得卡槽与凸轮能够稳定地卡在一起，完成转杆的角度的转变，并且保证转向之后的转杆的稳定；

S3、利用水泵抽取水箱中的水，水经过导流管和软管进入分流器中，并且沿着分流器从多个雾化喷嘴喷出，这样能够模仿自然界的降雨，并且准确地观察出降雨对基坑的影响；

S4、根据自然界降雨量的多少和下雨的大小，手动调节手动阀门，这样能够调节导流管中的水流量大小，并通过流量计测量出来导流管中的水流量大小，从而准确模仿自然界的下雨情况，保证测量降水对基坑影响的准确度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用转杆的转动，使雾化喷嘴或者照明灯靠近模型箱，这样能够准确地模拟出光照、降水等自然界的变量，从而使得模型箱在基坑挖坑时测得的结果与现实相比更加准确；

2、通过多个照明灯能够分别模仿不同的光照强度，而且通过滑套在滑杆上滑动，模仿太阳的不同位置和不同的光照角度，提高的模仿的准确度，进而提升测量结果的准确度；

3、通过手动阀门调节导流管中水流的大小，并且通过流量计准确地显示出来，这样能够准确地得出不同降雨量对基坑的影响，从而保证测量结果的准确度。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的结构示意图；

图2为图1中A处的结构示意图；

图3为图1中B处的结构示意图；

图4为滑套与滑杆的连接结构示意图；

图5为凸轮与卡槽的连接结构示意图。

图中：1模型箱、2支架、3转杆、4把手、5试验土体、6边坡防护网、7水箱、8进水管、9抽水管、10水泵、11导流管、12手动阀门、13流量计、14软管、15分流器、16雾化喷嘴、17固定板、18滑杆、19滑套、20安装座、21照明灯、22凸轮、23安装架、24活动杆、25卡槽、26挡板、27复位弹簧、29转扭、30螺纹杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，包括模型箱1，所述模型箱1的两侧侧壁均设有支架2，其中一个所述支架2的侧壁转动连接有转杆3，靠近把手4的所述转杆3上固定套设有凸轮22，靠近凸轮22的所述支架2的上端侧壁固定连接有安装架23，所述安装架23的上端侧壁竖直设有活动杆24，所述活动杆24贯穿安装架23并固定连接有与凸轮22匹配的卡槽25，所述卡槽25的下端侧壁设有倒角，这样凸轮22与卡槽25之间的摩擦力小，不易损坏，使用寿命长，所述卡槽25的上端侧壁通过复位弹簧27与安装架23的下端侧壁卡接连接，所述复位弹簧27套设于活动杆24上，所述活动杆24的上端侧壁螺纹连接有挡板26，所述转杆3贯穿另一个所述支架2并固定连接有把手4，握住把手4可以轻松地转动转杆3；

靠近转把的所述支架2的侧壁固定连接有轴承，所述转杆3贯穿轴承并与轴承的内壁固定连接，通过轴承能够支撑住转杆3，保证其稳定，又不会影响转杆3的转动，所述模型箱1中设有试验土体5，所述试验土体5的侧壁设有边坡防护网6，所述边坡防护网6的侧壁通过销轴与试验土体5的上端侧壁连接，边坡防护网6能够挡住试验土体5，避免试验土体5滑坡，所述模型箱1的侧壁设有水箱7，所述水箱7的侧壁设有进水管8，所述水箱7的上端侧壁设有水泵10，所述水泵10的抽水口密封连接有抽水管9，所述抽水管9贯穿水箱7的侧壁并延伸至水箱7的底部，所述水泵10的出水口密封连接有导流管11，所述导流管11上设有手动阀门12，通过手动阀门12可以调节导流管11中的流量大小，继而准确地模仿降雨量的大小；

所述导流管11上设有流量计13，所述导流管11远离水泵10的一端设有软管14，所述转杆3的上端侧壁固定连接有分流器15，所述软管14远离导流管11的一端与分流器15密封连接，所述分离器的上端侧壁密封连接有多个雾化喷嘴16，所述雾化喷嘴16和所述边坡防护网6的材质均为不锈钢，使用寿命长，不易损坏，且边坡防护网6的侧壁设有多个防滑纹，能够与试验土体5的边坡更加稳定地贴合在一起，所述转杆3的下端侧壁固定连接有两个固定板17，两个所述固定板17之间固定连接有滑杆18，所述滑杆18上滑动套设有滑套19；

所述滑套19的侧壁设有转扭29，所述转扭29的侧壁固定连接有螺纹杆30，所述滑套19的侧壁开设有螺纹孔，所述螺纹杆30与螺纹孔螺纹连接并与滑杆18的侧壁相抵，这样使得滑套19与滑杆18能够更加紧密地连接在一起，不会轻易移动，所述转扭29的侧壁开设有多个缺口，利用缺口，可以在转动转扭29时更加轻松，所述滑套19的内壁与滑杆18的侧壁相抵，所述滑套19的下端侧壁固定连接有安装座20，所述安装座20的下端侧壁连接有多个照明灯21。

S1、在需要对基坑模仿光照变量时，根据基坑受到的光照强度，可以选择性地打开一个、两个或者多个照明灯21，这样能够模仿太阳在晴天和阴天下对基坑的照射效果，并且根据太阳升起的位置，手动移动滑套19，从而使滑套19带动安装座20和照明灯21移动，滑套19和滑杆18相抵，从而保证在摩擦力的作用下，没有外力作用时，滑套19不会沿着滑杆18移动，这样安装座20和照明灯21也不会移动，从而准确模拟太阳沿着基坑移动，对基坑照射角度的变化；

S2、在需要对基坑模仿雨水变量时，先转动转把，使分流器15和雾化喷嘴16靠近模型箱1，而转把转动时带动转杆3转动，转杆3带动凸轮22转动，凸轮22凸出的一端与卡槽25分离，直到凸轮22转动180°之后，凸轮22另外凸出的一端与卡槽25卡合在一起，并且卡槽25抵住复位弹簧27，在复位弹簧27的反弹力作用下，使得卡槽25与凸轮22能够稳定地卡在一起，完成转杆3的角度的转变，并且保证转向之后的转杆3的稳定；

S3、利用水泵10抽取水箱7中的水，水经过导流管11和软管14进入分流器15中，并且沿着分流器15从多个雾化喷嘴16喷出，这样能够模仿自然界的降雨，并且准确地观察出降雨对基坑的影响；

S4、根据自然界降雨量的多少和下雨的大小，手动调节手动阀门12，这样能够调节导流管11中的水流量大小，并通过流量计13测量出来导流管11中的水流量大小，从而准确模仿自然界的下雨情况，保证测量降水对基坑影响的准确度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，包括模型箱（1），其特征在于，所述模型箱（1）的两侧侧壁均设有支架（2），其中一个所述支架（2）的侧壁转动连接有转杆（3），所述转杆（3）贯穿另一个所述支架（2）并固定连接有把手（4），所述模型箱（1）中设有试验土体（5），所述试验土体（5）的侧壁设有边坡防护网（6），所述边坡防护网（6）的侧壁通过销轴与试验土体（5）的上端侧壁连接，所述模型箱（1）的侧壁设有水箱（7），所述水箱（7）的侧壁设有进水管（8），所述水箱（7）的上端侧壁设有水泵（10），所述水泵（10）的抽水口密封连接有抽水管（9），所述抽水管（9）贯穿水箱（7）的侧壁并延伸至水箱（7）的底部，所述水泵（10）的出水口密封连接有导流管（11），所述导流管（11）上设有手动阀门（12），所述导流管（11）上设有流量计（13），所述导流管（11）远离水泵（10）的一端设有软管（14），所述转杆（3）的上端侧壁固定连接有分流器（15），所述软管（14）远离导流管（11）的一端与分流器（15）密封连接，所述分离器的上端侧壁密封连接有多个雾化喷嘴（16），所述转杆（3）的下端侧壁固定连接有两个固定板（17），两个所述固定板（17）之间固定连接有滑杆（18），所述滑杆（18）上滑动套设有滑套（19），所述滑套（19）的内壁与滑杆（18）的侧壁相抵，所述滑套（19）的下端侧壁固定连接有安装座（20），所述安装座（20）的下端侧壁连接有多个照明灯（21）。

2.根据权利要求1所述的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，靠近把手（4）的所述转杆（3）上固定套设有凸轮（22），靠近凸轮（22）的所述支架（2）的上端侧壁固定连接有安装架（23），所述安装架（23）的上端侧壁竖直设有活动杆（24），所述活动杆（24）贯穿安装架（23）并固定连接有与凸轮（22）匹配的卡槽（25），所述卡槽（25）的下端侧壁设有倒角，所述卡槽（25）的上端侧壁通过复位弹簧（27）与安装架（23）的下端侧壁卡接连接，所述复位弹簧（27）套设于活动杆（24）上，所述活动杆（24）的上端侧壁螺纹连接有挡板（26）。

3.根据权利要求1所述的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述滑套（19）的侧壁设有转扭（29），所述转扭（29）的侧壁固定连接有螺纹杆（30），所述滑套（19）的侧壁开设有螺纹孔，所述螺纹杆（30）与螺纹孔螺纹连接并与滑杆（18）的侧壁相抵，所述转扭（29）的侧壁开设有多个缺口。

4.根据权利要求1所述的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，靠近转把的所述支架（2）的侧壁固定连接有轴承，所述转杆（3）贯穿轴承并与轴承的内壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述雾化喷嘴（16）和所述边坡防护网（6）的材质均为不锈钢，且边坡防护网（6）的侧壁设有多个防滑纹。

6.一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的使用方法，其特征在于，根据基坑的环境变化，调节模型试验装置的环境模拟量，以满足试验需求；

S1、在需要对基坑模仿光照变量时，根据基坑受到的光照强度，可以选择性地打开一个、两个或者多个照明灯（21），这样能够模仿太阳在晴天和阴天下对基坑的照射效果，并且根据太阳升起的位置，手动移动滑套（19），从而使滑套（19）带动安装座（20）和照明灯（21）移动，滑套（19）和滑杆（18）相抵，从而保证在摩擦力的作用下，没有外力作用时，滑套（19）不会沿着滑杆（18）移动，这样安装座（20）和照明灯（21）也不会移动，从而准确模拟太阳沿着基坑移动，对基坑照射角度的变化；

S2、在需要对基坑模仿雨水变量时，先转动转把，使分流器（15）和雾化喷嘴（16）靠近模型箱（1），而转把转动时带动转杆（3）转动，转杆（3）带动凸轮（22）转动，凸轮（22）凸出的一端与卡槽（25）分离，直到凸轮（22）转动180°之后，凸轮（22）另外凸出的一端与卡槽（25）卡合在一起，并且卡槽（25）抵住复位弹簧（27），在复位弹簧（27）的反弹力作用下，使得卡槽（25）与凸轮（22）能够稳定地卡在一起，完成转杆（3）的角度的转变，并且保证转向之后的转杆（3）的稳定；

S3、利用水泵（10）抽取水箱（7）中的水，水经过导流管（11）和软管（14）进入分流器（15）中，并且沿着分流器（15）从多个雾化喷嘴（16）喷出，这样能够模仿自然界的降雨，并且准确地观察出降雨对基坑的影响；

S4、根据自然界降雨量的多少和下雨的大小，手动调节手动阀门（12），这样能够调节导流管（11）中的水流量大小，并通过流量计（13）测量出来导流管（11）中的水流量大小，从而准确模仿自然界的下雨情况，保证测量降水对基坑影响的准确度。