CN205712216U - 一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置。该装置包括若干道安装于挡土墙上的内支撑，每道内支撑由若干位于同一水平高度的内支撑单元组成；内支撑单元包括伸缩杆、实心铝杆和螺栓；伸缩杆为空心铝管，其上开有若干螺纹孔；实心铝杆上开有若干凹槽，一端具有内螺纹口；螺栓穿过伸缩杆上的螺纹孔抵住实心铝杆的凹槽；挡土墙上开有若干螺纹孔，实心铝杆上的内螺纹口与穿过挡土墙螺纹孔的内支撑固定螺栓螺纹连接。本实用新型装置能够准确模拟基坑开挖过程的加撑工序，实现整个基坑开挖过程中相关数据的实时监测；可调节内支撑实现不同开挖宽度基坑的模拟；调整内支撑固定螺栓位置和数量可满足不同基坑的开挖模拟需要。

Description

一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置。

背景技术

近年来我国经济持续发展，深基坑工程问题已成为岩土工程的一个重要领域。在深基坑开挖过程中，作用在挡土墙上的主动或者被动土压力、坑外地面沉降、坑底土体隆起以及挡土墙位移等问题都与工程安全性及其环境影响息息相关，是基坑工程问题的重要研究内容。采用室内土工模型试验模拟基坑开挖工况，在岩土工程领域得到了广泛的应用。其中，如何通过室内土工模型试验客观准确地模拟基坑开挖过程是迫切需要解决的问题。

目前在基坑开挖模型试验中，为避免内支撑安装不当对基坑土体和挡土墙的扰动，通常采用预埋内支撑的方法，即直接埋置安装好内支撑的挡土墙。该方法在模拟基坑开挖过程中所有内支撑都将受力，而与实际工程中上部开挖土体的下方未安装内支撑不受力的情况并不相符合，不能模拟开挖过程中的加撑工序，无法反映实际开挖基坑的受力和变形情况。传统基坑开挖模型试验中，模拟加撑工况是通过将内支撑架设在挡土墙上或者直接抵住挡土墙的方法实现。此类方法中内支撑与挡土墙不是固定连接，与实际基坑工程中内支撑与挡土墙固定连接的情况不相符。因此，更为准确地模拟基坑开挖过程中的加撑工况是基坑开挖模型试验中需要解决的问题。

实际工程中各类基坑尺寸变化较大，为能够尽可能全面地通过土工模型试验模拟不同尺寸的基坑开挖，尽量减少对试验装置的改装，节约试验成本和模型制作时间，因此需要可调节支撑来实现不同宽度基坑开挖过程的模拟。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置，该装置包括若干道安装于挡土墙上的内支撑，每道内支撑由若干位于同一水平高度的内支撑单元组成；所述内支撑单元包括伸缩杆、实心铝杆和螺栓；所述伸缩杆为空心铝管，壁厚由支撑刚度计算得到，伸缩杆上开有若干螺纹孔；所述实心铝杆的直径由支撑刚度计算得到，其上开有若干凹槽，一端具有内螺纹口；所述螺栓穿过伸缩杆上的螺纹孔抵住实心铝杆的凹槽，使得伸缩杆和实心铝杆紧密连接，在试验过程中不发生滑动；所述挡土墙上开有若干螺纹孔，实心铝杆上的内螺纹口与穿过挡土墙螺纹孔的内支撑固定螺栓螺纹连接，从而使得内支撑单元固定在挡土墙上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可以准确模拟基坑开挖过程中的加撑工序，内支撑安装过程中不会对基坑未开挖的土体有扰动影响；内支撑与挡土墙之间通过螺纹固定连接，较之传统的基坑模型试验将内支撑架设在挡土墙上或者直接抵住挡土墙实现加撑的方法，更能客观地反映实际基 坑工程开挖时的加撑情况；通过控制实心铝杆直径和空心铝杆壁厚来实现基坑内支撑刚度的模拟，更加客观地反映了内支撑对基坑开挖的工程影响。

2、本实用新型采用可伸缩支撑元件，可以模拟不同宽度的基坑开挖试验，相比与传统的基坑开挖模型试验采用固定长度的支撑或者可伸缩支撑仅用于实现支撑安装的实验思路，可采用同一套试验装置开展多组不同宽度的基坑开挖试验，减少了对试验装置的改装，节约了试验成本和模型制作时间，工作原理简单，操作方便，具有很大的实用性。

3、本实用新型可根据土工模型试验的需求，调整内支撑元件的数量，以及挡土墙上的内支撑固定螺栓的位置和数量，模拟不同基坑的开挖情况。

附图说明

图1为内支撑元件和挡土墙的侧立面图。

图2为伸缩杆剖面图。

图3为实心铝杆剖面图。

图4为挡土墙示意图。

图5为本实用新型在基坑开挖模型试验中的应用示意图。

图中：伸缩杆1；螺纹孔1-1；实心铝杆2；凹槽2-1；内螺纹口2-2；螺栓3；内支撑固定螺栓4；挡土墙5；挡土墙支架6；固定螺栓7；土工试验模型箱8；模型箱底座9；反力架10；试验土样11。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1～图5所示，本实用新型提供的一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置，该装置包括若干道安装于挡土墙5上的内支撑，每道内支撑由若干位于同一水平高度的内支撑单元组成，内支撑的道数和每道内支撑的支撑单元数量和间距根据基坑模型试验的实际情况设置。

如图1、2、3所示，所述内支撑单元包括伸缩杆1、实心铝杆2和螺栓3；所述伸缩杆1为空心铝管，壁厚由支撑刚度计算得到，伸缩杆1上开有若干螺纹孔1-1；所述实心铝杆2的直径由支撑刚度计算得到，其上开有若干凹槽2-1，一端具有内螺纹口2-2，所述实心铝杆2上的凹槽2-1的数量和间距可根据模型试验内支撑长度的要求进行设置。所述螺栓3穿过伸缩杆1上的螺纹孔1-1抵住实心铝杆2的凹槽2-1，使得伸缩杆1和实心铝杆2紧密连接，在试验过程中不发生滑动；所述挡土墙5上开有若干螺纹孔，实心铝杆2上的内螺纹口2-2与穿过挡土墙5螺纹孔的内支撑固定螺栓4螺纹连接，从而使得内支撑单元固定在挡土墙5上，所述螺栓3和伸缩杆1上与之对应的螺纹孔1-1的数量和间距可根据内支撑受力大小进行调整。

如图4所示，给出了本实用新型试验装置的一个实施例，挡土墙5上部通过固定螺栓7固定挡土墙支架6；内支撑的道数为4道，每道内支撑的支撑元件数量为2个，内支撑的道数和每道内支撑的支撑元件数量和间距可根据基坑模型试验的实际情况设置。

如图5所示，给出了本实用新型在基坑开挖模型试验中的应用，土工试验模型箱8和反力架10均固定在模型箱底座9上。根据实际基坑开挖试验模型的需要，可调整挡土墙5上的内支 撑固定螺栓4的数量和位置，安装与之对应的支撑元件，实现基坑开挖和加撑工序的模拟。

本实用新型的工作过程如下：

在挡土墙5上安装内支撑固定螺栓4和土压力盒后，将挡土墙5放置在土工试验模型箱8中；向模型箱8中装填试验土样11，在试验土样11表面安装位移传感器；第一层开挖土体为地表面至第一道内支撑底部，第二层开挖土体为第一道内支撑底部至第二道内支撑底部，以此类推，定义各个开挖土层。

竖向逐层开挖挡土墙5一侧的坑内土体，在整个基坑开挖过程中进行土压力、坑外土体沉降、坑底土体隆起和挡土墙位移数据的持续采集。完成第一层土体开挖后，将实心铝杆2的内螺纹口2-2与挡土墙5上的内支撑固定螺栓4螺纹连接，调节伸缩杆1使之顶紧反力架10，拧紧螺栓3保证伸缩杆1和实心铝杆2紧密连接，完成第一道内支撑安装。分层开挖第二层土体，采用如前所述方法安装第二道内支撑，如此往复直至基坑开挖完成。最后分析数据采集仪采集记录的各级开挖工况下土压力盒和位移传感器获得的实验数据。

Claims (1)

1.一种模拟基坑开挖过程中内支撑安装的试验装置，其特征在于，该装置包括若干道安装于挡土墙(5)上的内支撑，每道内支撑由若干位于同一水平高度的内支撑单元组成；所述内支撑单元包括伸缩杆(1)、实心铝杆(2)和螺栓(3)；所述伸缩杆(1)为空心铝管，伸缩杆(1)上开有若干螺纹孔(1-1)；所述实心铝杆(2)上开有若干凹槽(2-1)，一端具有内螺纹口(2-2)；所述螺栓(3)穿过伸缩杆(1)上的螺纹孔(1-1)抵住实心铝杆(2)的凹槽(2-1)；所述挡土墙(5)上开有若干螺纹孔，实心铝杆(2)上的内螺纹口(2-2)与穿过挡土墙(5)螺纹孔的内支撑固定螺栓(4)螺纹连接。