CN203824861U - 一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，该装置主要由半圆柱形装样槽、多功能挡水隔板、外水位自动控制装置、数据采集装置组成。可以通过改变多功能挡水隔板的插入深度和开口宽度来分别模拟实际基坑工程中围护结构插入深度和存在不同裂隙或漏洞的情况下对基坑土体渗流渗透破坏的影响；也能通过在半圆柱形装样槽中设置两道隔板来模拟实际基坑中两道连续的围护结构对于降低基坑内水位所起的作用。本装置可为实际基坑工程的设计与施工提供指导，也可以作为岩土工程与水利工程教学与科研实验之用。

Description

一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置

技术领域

本实用新型涉及水利工程物理模型试验领域，具体地说是一种研究基坑土体渗透破坏发展模型的试验装置。

背景技术

近20年来是我国城市基坑工程发展最迅猛的时期，基坑的规模和新类型得到不断发展。但是,基坑工程安全事故却屡屡出现,引起了工程建设者的极大关注。所以,有必要对深基坑工程施工安全进行深入研究，特别在高地下水位地区，地下水的渗流作用对基坑工程施工的带来的影响不容忽视。但是现有的模型仅能够简单模拟一层围护结构对于地下水渗流的影响，对于基坑外的水位的控制也仅能依靠上下升降水头来实现，装样槽通常采用的长方体也大大增加了边界效应，这些因素使得目前实际的试验模型存在着精度低、尺寸大、边界效应显著等缺点。

针对这些存在的问题，本实用新型采取相应的改进，使得本模型装置能够更加真实的模拟和测试基坑工程中的渗流场、应力场等。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型采用如下方案：

一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，包括外水位自动控制装置、装样槽装置及数据采集装置，其中，外水位自动控制装置与装样槽装置通过第一道挡水隔板插入槽连通；装样槽装置与数据采集装置通过数据线连接；所述的外水位自动控制装置包括水位槽、设置在水位槽中上部的有机玻璃密封盖板、全自动增压泵，其中，有机玻璃密封盖板上一体连接有机玻璃进水管，有机玻璃进水管的另一端连接全自动增压泵。

本实用新型所述装样槽装置包括装样槽，装样槽上开设有用于安装第一道挡水隔板的第一道挡水隔板插入槽和用于安装第二道挡水隔板的第二道挡水隔板插入槽，在装样槽的一侧开设有出水口。

本实用新型所述数据采集装置包括设置在装样槽上的液位传感器、设置在出水口上的电子流量计，其中，液位传感器、电子流量计通过数据线与计算机终端相连；所述出水口下方还放置一套由烧杯和漏斗组成的测量涌砂装置。

本实用新型所述第一道挡水隔板、第二道挡水隔板的材料为有机玻璃。

本实用新型所述第一道挡水隔板与第二道挡水隔板分别由两块有机玻璃构成，两块有机玻璃上有等间距的条形孔槽，其中一块有机玻璃上有滑槽，另一块有机玻璃可在该滑槽中移动。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

该装置能够通过在半圆柱状装样槽中插入两道挡水隔板模拟实际基坑工程中两道连续围护结构对降低基坑内水位、防止基坑土体渗流破坏所起的作用；通过改变多功能挡水隔板的开口宽度可以模拟基坑工程中围护结构存在不同裂隙或漏洞的情况下对基坑内土体的渗透破坏情况；外水位自动控制装置中全自动增压泵能够模拟实际基坑工程中基坑围护结构外侧水头的升高对基坑土体渗流以及渗透破坏的影响，并不需要像传统的试验模型上下升降供水箱，显著降低了装置的尺寸，提高了试验装置的精度。综上，该装置在为堤防工程和基坑工程的设计提供指导作用的同时，也能作为岩土工程与水利工程学科的教学与科研实验设备之用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是多功能挡水隔板示意图。

 图3是本实用新型模拟基坑工程采用两道围护结构对坑内土体渗透破坏影响示意图。

图中：1、全自动增压泵 2、有机玻璃密封盖板3、水位槽4、装样槽5、第一道挡水隔板插入槽6、第二道挡水隔板插入槽7、电子流量计8、出水口9、液位传感器10、玻璃烧杯11、漏斗12、计算机终端13、孔槽 14、滑槽15、第一道多功能挡水板16、第二道多功能挡水板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本实用新型公开了一种研究基坑土体渗透破坏发展模型的试验装置，该装置主要包括外水位自动控制装置、装样槽装置及数据采集装置，其中，外水位自动控制装置与装样槽一体成型；装样槽与数据采集装置通过数据线连接。

本实用新型所述的外水位自动控制装置包括水位槽3、设置在水位槽3中上部的有机玻璃密封盖板2、全自动增压泵1，其中，有机玻璃密封盖板2上一体连接有有机玻璃进水管，有机玻璃进水管的另一端连接全自动增压泵1。

优选地，本实用新型所述的水位槽3为长方体结构，材料为有机玻璃。

本实用新型所述装样槽装置包括装样槽4，装样槽4上开设有用于分别安装第一道挡水隔板15、第二道挡水隔板16的第一道挡水隔板插入槽5和第二道挡水隔板插入槽6，在装样槽4的右侧开设有出水口8。

优选地，本实用新型所述的装样槽4是半圆柱状结构，材料为有机玻璃。

如图2所示，本实用新型所述的第一道挡水隔板15、第二道挡水隔板16的结构是：由两块有机玻璃构成，两块有机玻璃上有等间距的条形孔槽13，其中一块有机玻璃上有滑槽14，另一块有机玻璃可在该滑槽14中移动，可实现挡板从不透水状态到最大透水状态的的变化。

本实用新型所述数据采集装置包括设置在装样槽4上的液位传感器9、设置在出水口8上的电子流量计7，其中，液位传感器9、电子流量计7通过数据线与计算机终端12相连；所述出水口8下方还放置一套由烧杯10和漏斗11组成的测量涌砂装置。

如图3所示，可通过改变第一道挡水隔板15、第二道挡水隔板16的插入深度，模拟实际基坑工程中两道连续的围护结构的插入深度对基坑土体渗透破坏的影响。

优选地，本实用新型所述的第一道挡水隔板15、第二道挡水隔板16或者说第一道挡水隔板插入槽5和第二道挡水隔板插入槽6之间的相对位置是可调的，不是固定不变的，这样可以通过改变二者之间的相对距离来模拟围护结构插入间距对基坑土体渗透破坏的影响。

如图3所示，在整个实验装置中装入土样，通过一段时间的试验，定时收集漏斗11中的涌砂，观察在计算机终端12上显示的液位传感器9和电子流量计7的实时数据。

作为研究基坑土体渗透破坏发展试验，本实用新型提供一个优选的实施例，参照图3，其实施步骤如下：

a、在长方体水位槽3和半圆柱状装样槽4中分层装入土样，并进行压实、排气及饱和处理，长方体上侧的有机玻璃密封盖板2处于打开状态。

b、根据需要模拟的基坑围护结构裂隙宽度调节多功能挡水板两块有机玻璃的相对位置，并在第一道挡水入槽5 、第二道挡水槽6处依次插入两块挡水板。

c、在水头差的作用下，水透过隔板在半圆柱状装样槽4的土样内形成渗流场，调节增压泵的压力，模拟坑外土体因强降雨导致地下水位升高的情形。

d、液位传感器9和电子流量计7实时记录数据，并在计算机终端12上显示，注意观察半圆柱形装样槽4右侧细砂的流动情况并作记录，定时收集漏斗11中的涌砂，烘干后称量其重量。

e、通过改变两块多功能挡水隔板15、16的插入深度，模拟实际基坑工程中两道连续的围护结构的插入深度对基坑土体渗透破坏的影响，可为实际基坑工程的施工与设计提供指导作用。

Claims (5)

1.一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，其特征在于，包括用于控制水位的外水位自动控制装置，用于放置试验土样的装样槽装置及用于收集、处理数据的数据采集装置，其中，外水位自动控制装置与装样槽装置通过第一道挡水隔板插入槽（5）连通；装样槽装置与数据采集装置通过数据线连接；所述的外水位自动控制装置包括水位槽（3）、设置在水位槽（3）中上部的有机玻璃密封盖板（2）、全自动增压泵（1），其中，有机玻璃密封盖板（2）上一体连接有机玻璃进水管，有机玻璃进水管的另一端连接全自动增压泵（1）。

2.根据权利要求1所述的一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，其特征在于，所述装样槽装置包括装样槽（4），装样槽（4）上开设有用于安装第一道挡水隔板（15）的第一道挡水隔板插入槽（5）和用于安装第二道挡水隔板（16）的第二道挡水隔板插入槽（6），在装样槽（4）的一侧开设有出水口（8）。

3.根据权利要求2所述的一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括设置在装样槽（4）上的液位传感器（9）、设置在出水口（8）上的电子流量计（7），其中，液位传感器（9）、电子流量计（7）通过数据线与计算机终端（12）相连；所述出水口（8）下方还放置一套由烧杯（10）和漏斗（11）组成的测量涌砂装置。

4.根据权利要求2所述的一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，其特征在于，所述第一道挡水隔板（15）、第二道挡水隔板（16）的材料为有机玻璃。

5.根据权利要求4所述的一种研究基坑土体渗透破坏发展的试验装置，其特征在于，所述第一道挡水隔板（15）与第二道挡水隔板（16）分别由两块有机玻璃构成，两块有机玻璃上有等间距的条形孔槽（13），其中一块有机玻璃上有滑槽（14），另一块有机玻璃可在该滑槽（14）中移动。