CN202393607U - 一种地下开挖模拟试验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地下开挖模拟试验箱，包括箱体、地下模拟系统、支撑系统、加载系统和监测系统，所述的地下模拟系统设在箱体内，包括用于模拟地下开挖工况的墙体和土体，所述的支撑系统、加载系统和监测系统均与箱体连接，所述的监测系统包括应变片、微型压力盒、水平位移测量装置和坑底隆起测量装置。与现有技术相比，本实用新型具有设有一般试验箱所不具备的水平位移测量装置和坑底隆起测量装置，可以对坑中坑、平行隧道和相交隧道穿越等多种复杂工况进行模拟测量。

Description

一种地下开挖模拟试验箱

技术领域

本实用新型涉及一种地下开挖模拟试验设备，尤其是涉及一种可以模拟地下工程中一般的土质基坑及隧道工程以及坑中坑、平行隧道和相交隧道穿越等多种复杂工况的地下开挖模拟试验箱。

背景技术

基坑与隧道作为地下空间最常见的两种形式在我国各大城市中大量涌现，由此存在的各种复杂工程问题和科学理论问题需通过模型试验加以研究解决。尽管国内见诸报导的模拟基坑或隧道开挖的试验箱已不在少数，但大多功能单一，通用性差，箱体较小，难以模拟复杂的基坑及隧道工况。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可模拟多种地下开挖工况，并对其进行测量的地下开挖模拟试验箱。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种地下开挖模拟试验箱，包括箱体、地下模拟系统、支撑系统、加载系统和监测系统，所述的地下模拟系统设在箱体内，包括用于模拟地下开挖工况的墙体和土体，所述的支撑系统、加载系统和监测系统均与箱体连接，所述的监测系统包括测量轴力的应变片、测量压力的微型压力盒、水平位移测量装置和坑底隆起测量装置，所述的水平位移测量装置包括钢绞线、百分表和保护套，所述的钢绞线一端连接墙体，另一端从箱体侧壁伸出并连接百分表，所述的保护套套设在钢绞线外；所述的坑底隆起测量装置，包括圆盘、细管、百分表和保护管，所述的圆盘紧贴土体设置，所述的细管一端垂直连接圆盘，另一端伸出箱体顶部并连接百分表，所述的保护管套设在细管外。

所述的箱体的正面为钢化玻璃，箱体的顶部设有用于连接支撑系统和加载系统的基轨，箱体的侧壁设有隧道预留孔。

所述的活动箱门上设有橡胶密封垫。

所述的排水孔处设有用于调节排水速度的水龙头。

所述的箱体上设有活动箱门，该活动箱门为可拆卸的钢板。

所述的支撑系统包括：

外框，设在箱体外，包围箱体；

反力架，设在箱体顶部的基轨上；

围檩，与墙体连接，支撑墙体；

支撑件，一端与围檩连接，另一端与反力架连接，所述的应变片设在支撑件上。

所述的反力架包括反力基座和至少一个支撑基杆，所述的反力基座连接基轨，所述的支撑基杆通过卡件连接反力基座，所述的卡件可在反力基座上左右移动，所述的支撑基杆可在卡件上上下移动。

所述的加载系统包括千斤顶和加载钢板，所述的千斤顶设在箱体顶部的基轨上，所述的加载钢板连接千斤顶，对箱体内的土体加载压力。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、地下工程研究方面，不仅可以进行一般的土质基坑和隧道工程的模拟，还可以进行坑中坑、平行隧道、相交隧道穿越以及隧道基坑相互影响等多种复杂工况的模拟研究；

2、工程应用方面，可以进行复杂基坑隧道工程的安全性及经济性验证试验，还可以通过试验数据的综合对比进行基坑隧道结构优化；

3、教学试验方面，在地下工程专业课上可以进行隧道基坑开挖的教学演示试验，使学生对复杂的隧道基坑施工过程有一个更深入直观的感性认识。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的后视结构示意图；

图3为本实用新型的右视结构示意图；

图4为本实用新型的俯视结构示意图；

图5为本实用新型围檩的结构示意图；

图6为本实用新型反力架的结构示意图；

图7为本实用新型水平位移测量装置的结构示意图；

图8为本实用新型坑底隆起测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1～4所示，一种地下开挖模拟试验箱，该试验箱包括箱体1、地下模拟系统、支撑系统、加载系统和监测系统。地下模拟系统包括用于模拟各种地下开挖工况的墙体和土体，支撑系统包括外框21、反力架、围檩和支撑件，加载系统包括了千斤顶和加载钢板32，监测系统包括应变片、微型压力盒、水平位移测量装置和坑底隆起测量装置。

箱体1的尺寸为3m*1m*1.8m，外框21的尺寸为3m*1.6m*3m，设在箱体1外，包围箱体1。箱体1主要以钢板制成，正面采用钢化玻璃11，以方便观察，外框21由槽钢制成。箱体1的侧壁上设有隧道预留孔12，用于模拟隧道开挖，顶部设有基轨13，可以安装反力架，千斤顶等设备。箱体1的右侧设有活动箱门14，该活动箱门14采用多块可拆卸的钢板构成，可以自由拆卸，活动箱门14上设有橡胶密封垫，起到密封防水的作用。箱体1的底部设有排水孔，并可通过与排水孔连接的水龙头调节排水速度。

支撑系统的反力架的具体结构如图6所示，由支撑基杆242和反力基座241组成，支撑基杆242通过卡件243设在反力基座241的横梁上，该卡件可以在反力基座241上左右移动，而支撑基杆242可以在卡件243上上下移动，从而可以使反力架可以试验箱内的任意位置起作用。此外，支撑基杆242可以根据实际需要设置多个。

围檩23的具体结构如图5所示，采用钢管桁架的结构，连接墙体，围檩23的上部设有围护挡板231，其与围檩23之间垫设有厚度1cm的钢垫条232，围檩23通过连接件233与墙体连接，用于支撑墙体。

围檩23和反力架之间通过支撑件连接，该支撑件上设有应变片，用于测量轴力，由于支撑基杆242上每隔10cm预留了一个圆孔用于固定支撑件，并且支撑基杆242的位置可随意移动，因此支撑件可以架设在箱体1内的任意位置。

加载系统包括千斤顶和加载钢板32，千斤顶设在箱体1顶部的基轨13上，加载钢板32连接千斤顶，对箱体1内的土体加载压力，模拟地下开挖工况。

本试验箱的监测系统除了微型压力盒、应变片等常规检测装置外，还包括了水平位移测量装置以及坑底隆起测量装置。

水平位移测量装置的详细结构如图7所示，包括钢绞线411、百分表413和保护套412，钢绞线411一端连接墙体5(每隔15cm设置一钢绞线)，另一端从箱体1侧壁伸出并连接百分表413，保护套412套设在钢绞线411外，保护套412内填充有润滑油，起到减少摩擦的作用，当墙体5发生位移时，百分表413会在钢绞线411带动下如实记录位移值，由于箱体较大，相似比小，其灵敏度极高，达到了0.01mm，这是一般试验箱所不及的。

坑底隆起测量装置的结构如图8所示，包括圆盘424、细管421、百分表423和保护管422，圆盘424的直径10cm，厚度1cm，紧贴土体6设置，细管421直径6mm，一端垂直连接圆盘424，另一端伸出箱体1顶部并连接百分表423，保护管422直径3cm，套设在细管421外，细管421与保护管422之间填充有泡沫，减少摩擦，保证细管可真实反映坑底的隆起变形情况。使用时，圆盘424随土体6变形而发生位移，通过百分表记录。

Claims (8)

1.一种地下开挖模拟试验箱，包括箱体、地下模拟系统、支撑系统、加载系统和监测系统，所述的地下模拟系统设在箱体内，包括用于模拟地下开挖工况的墙体和土体，所述的支撑系统、加载系统和监测系统均与箱体连接，所述的监测系统包括测量轴力的应变片和测量压力的微型压力盒，其特征在于，所述的监测系统还包括：

水平位移测量装置：包括钢绞线、百分表和保护套，所述的钢绞线一端连接墙体，另一端从箱体侧壁伸出并连接百分表，所述的保护套套设在钢绞线外；

坑底隆起测量装置：包括圆盘、细管、百分表和保护管，所述的圆盘紧贴土体设置，所述的细管一端垂直连接圆盘，另一端伸出箱体顶部并连接百分表，所述的保护管套设在细管外。

2.根据权利要求1所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的箱体的正面为钢化玻璃，箱体的顶部设有用于连接支撑系统和加载系统的基轨，箱体的侧壁设有隧道预留孔，箱体的底部设有排水孔。

3.根据权利要求2所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的箱体上设有活动箱门，该活动箱门为可拆卸的钢板。

4.根据权利要求3所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的活动箱门上设有橡胶密封垫。

5.根据权利要求2所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的排水孔处设有用于调节排水速度的水龙头。

6.根据权利要求2所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的支撑系统包括：

外框：设在箱体外，包围箱体；

反力架：设在箱体顶部的基轨上；

围檩：与墙体连接，支撑墙体；

支撑件：一端与围檩连接，另一端与反力架连接，所述的应变片设在支撑件上。

7.根据权利要求6所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的反力架包括反力基座和至少一个支撑基杆，所述的反力基座连接基轨，所述的支撑基杆通过卡件连接反力基座，所述的卡件可在反力基座上左右移动，所述的支撑基杆可在卡件上上下移动。

8.根据权利要求2所述的一种地下开挖模拟试验箱，其特征在于，所述的加载系统包括千斤顶和加载钢板，所述的千斤顶设在箱体顶部的基轨上，所述的加载钢板连接千斤顶，对箱体内的土体加载压力。

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