軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法，該裝置包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置和試驗土體，模型箱由鋼板與有機玻璃構成；支護樁模型與內支撐模型采用PVC圓形管與PVC方形管構成，冠梁模型采用木板加工而成；土體應力測量裝置由微型電阻土壓力盒構成；樁體應變測量裝置采由應變片構成。本發明專利技術可以對軟土地區矩形基坑進行坑底土體加固后基坑開挖過程進行模擬，填補基坑底部土體加固模型試驗研究的空白，為基坑底部土體加固后，基坑開挖對于自身與周邊的影響的研究提供有效實驗數據支持，為基坑工程設計與施工提供參考。

【技術實現步驟摘要】
軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法
本專利技術涉及一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法，特別是涉及不同基坑底部土體加固形式下，基坑開挖模擬的模型試驗裝置及試驗方法，可用于測量不同基坑開挖工況下基坑土壓力和基坑變形問題。
技術介紹
基坑變形涉及的因素較多，如土的性質、開挖方式、地下水情況、周圍的環境等，對于基坑變形的控制通常從設計和施工兩個方面進行考慮。設計中，選擇合適的維護結構形式、合理的支撐結構體系、對錨桿和支撐施加預應力、對基坑底部(被動區)土體進行加固、保證圍護結構最小入土深度可以有效減小基坑的變形；施工中，選擇合理的施工順序與土體開挖順序，開挖前做好降水、開挖中做好防水等對于控制基坑變形也有很好的效果。在軟土地區，基坑工程中常采用對基坑底部土體進行加固的方法，來控制基坑的變形。坑底土體加固平面布置形式比較常見的是：滿堂加固、抽條加固、裙邊加固、墩式加固、格柵是加固等。目前國內外對坑內土體加固的研究大多使用數值模擬法和現場監測法。但是數值模擬法，數值模型的建立較為復雜、計算耗時而且與實際情況會有差距。現場監測法，耗時耗力，花費巨大，同時機械施工對于監測影響較大。目前對于基坑底部土體進行加固的模型試驗還沒有人進行過研究。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的是針對坑底加固研究中存在的不足，提供一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法。本專利技術的目的是這樣實現的：一種矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置，包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置、試驗土體、加固土體和薄木板。所述模型箱前面、后面采用鋼化有機玻璃，底面、左面和右面采用厚度為20mm的鋼板制成。有機玻璃與鋼板通過鋼架圍成模型箱。所述模型箱前面有機玻璃中間位置沿著豎向進行刻度標定，頂部刻度為0。所述模型箱右面鋼板由兩塊相同鋼板組成，所述兩塊鋼板通過螺栓連接，可以拆卸。所述模型箱右面兩塊鋼板中，下部鋼板中間頂部位置焊接一個小輪滑。所述支護樁模型，采用PVC圓形管緊密排列通過冠梁模型連接成整體。所述冠梁模型，采用木板加工而成，尺寸為100mm×40mm(寬×高)，長度根據模型箱寬度確定。對木板底面進行掏槽處理，掏槽為圓形，尺寸與PVC管相同，掏槽深20mm,掏槽個數與支護樁個數相同，凹槽用于固定支護樁。在木板正面長邊進行掏槽處理，在長邊的三等分區域掏出一個長50mm,寬10mm,深20mm的凹槽，用于固定支撐。所述支撐模型支撐采用PVC空心方管，截面尺寸為：50mm×40mm×4mm(長×寬×壁厚)，長度根據基坑開挖尺寸確定。所述土體應力測量裝置，采用定制土壓力盒，直徑為15mm，厚度為4.8mm，量程為50kPa。埋設在所述PVC管迎土測，沿著PVC管，每隔100mm布置一個。所述樁體彎矩測量裝置，將PVC管剖開，在PVC管兩側內壁等高粘貼應變片。在坑底以上，管內應變片每隔100mm布置一個；坑底以下，每隔50mm一個。粘貼好應變片后，將PVC管黏合成原樣。所述基坑位移測量裝置，采用百分表與磁性表座構成。所述基坑位移測量包括支護樁頂側向位移測量與樁后土體豎向位移測量。所述樁頂側向位移測量點布置在冠梁上，使用百分表測得。所述樁后土體豎向位移測量點，垂直于冠梁，水平向每隔100mm布置一個，使用百分表測得。所述試驗土體包括普通軟土與加固土體。所述加固土體采用水灰比1:1超細水泥漿液與普通軟土進行混合，超細水泥漿液用量取普通軟土質量的8％。所訴薄木板用于圍成基坑底部土體加固區域。本專利技術有益效果為：本專利技術試驗裝置可以對基坑底部土體不同加固形式進行模擬，通過各種量測儀器，可精確測出基坑開挖過程中，圍護結構與基坑的應力變化與變形情況。圍護結構的抗傾覆能力也能通過本裝置測出。本試驗裝置操作方便，設計的儀器構造簡單，易于操作。采用本試驗裝置對基坑底部土體不同加固形式進行試驗研究，可謂實際工程提供良好的咨詢與建議。附圖說明圖1是試驗裝置剖面圖；圖2是試驗裝置俯視圖；圖3是冠梁底面圖；圖4是冠梁上表面圖；圖5是支護樁應變片布置圖；圖6是土壓力盒布置圖；圖7是位移測量裝置布置圖；圖8是模型試驗流程圖；圖9抗傾覆模型試驗圖圖中：1.模型箱左面鋼板；2.模型箱前面有機玻璃刻度；3.冠梁模型；4.內支撐模型；5.模型箱右面上部鋼板；6.滑輪；7.模型箱右面下部鋼板；8.模型箱前面有機玻璃；9.支護樁模型；10.模型箱后面有機玻璃；11.冠梁下表面圓形掏槽；12.冠梁上表面方形掏槽；13.位移測量裝置，百分表；14.應變片；15.微型電阻土壓力盒；16.百分表；17.細線；18.砝碼。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。請參閱圖1至圖9，一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置及試驗方法，該裝置包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置和基坑位移測量裝置。所述模型箱左面為一塊厚20mm的鋼板1，右面為兩塊尺寸相同的鋼板5、7組成，前、后面為有機玻璃8、10，通過鋼架圍成。所述模型箱前面有機玻璃8，在表面豎向進行刻度標記2，頂部刻度為0。所述模型箱右面下部鋼板7，在頂部焊接一個滑輪6。所述支護樁模型9，由PVC圓形管組成。所述冠梁模型3，通過對木板進行加工而成，尺寸為100mm×40mm(寬×高)，長度根據模型箱寬度確定。冠梁模型3上表面進行方形掏槽12處理，在長邊的三等分區域掏出一個長50mm,寬10mm,深20mm的凹槽，用于固定支撐。下表面進行圓形掏槽11處理，尺寸與PVC管相同，掏槽深20mm,掏槽個數與支護樁個數相同，凹槽用于固定支護樁。所述內支撐模型4，由方形PVC管組成，截面尺寸為：50mm×40mm×4mm(長×寬×壁厚)，長度根據基坑開挖尺寸確定。所述土體應力測量裝置由微型電阻土壓力盒15組成。所述樁體應變測量裝置由應變片14組成。所述基坑位移測量裝置由百分表13組成。具體實驗步驟如下：1、本試驗裝置針對矩形基坑，故選取基坑的一半進行模擬。2、如圖5所示，將應變片14沿著支護樁模型9進行粘貼。在坑底以上，每隔100mm布置一個；坑底以下，應變片14之間間隔減小，每隔50mm一個.3、如圖6所示，在支護樁模型9迎土測，沿著PVC管，每隔100mm粘貼一個微型電阻土壓力盒15。4、將支護樁模型9與冠梁模型3下表面的圓形掏槽11通過玻璃膠黏合成一體，待完全凝固后，架設在模型箱指定位置。5、加固土體的制備，采用水灰比1:1超細水泥漿液與試驗土體進行混合，所述超細水泥漿液用量取試驗土體質量的8％。6、對模型箱進行填土，采用分層填筑的方式，逐層壓實。7、如圖8③所示，當土體填入達到預定加固土體底部高度時,用幾塊薄木板圍成加固區域，底部鋪設塑料薄膜，防止加固土體的漿液流失，將加固區域圍好后，將制備本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置，其特征在于，包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置和試驗土體；所述模型箱前后面采用有機玻璃，左面采用20mm厚鋼板，右面采用兩塊相同鋼板連接而成，可拆卸；所述模型箱前面有機玻璃表面進行刻度標記，玻璃頂部刻度為0；所述模型想右面下部鋼板，在頂部中間位置焊接滑輪；所述冠梁模型采用模板定制而成，冠梁下表面圓形掏槽平面尺寸與PVC管尺寸相同，深度20mm，上表面方向掏槽，位于長邊的三等分區域，長50mm，寬10mm，深20mm，長度根據基坑開挖尺寸確定；所述內支撐模型，采用PVC方形管，截面尺寸為：50mm×40mm×4mm，長度根據基坑開挖尺寸確定；所述土體應力測量裝置采用微型電阻土壓力盒測定，在PVC管迎土測每隔100mm布置一個；所述樁體應變測量裝置采用應變片測定，沿著支護樁模型進行粘貼，在坑底以上，每隔100mm布置一個，坑底以下，每隔50mm布置一個；所述基坑位移測量裝置采用百分表測定，位移測定包括樁頂側向位移與樁后土體豎向位移，所述樁子頂側向位移，通過使用百分表測定冠梁側向位移測出；所述樁后土體豎向位移，通過使用百分表，沿著樁后土體每隔100mm布置一個測量點測出。...

【技術特征摘要】
1.一種軟土地區矩形基坑底部土體加固模型試驗裝置，其特征在于，包括模型箱、支護樁模型、冠梁模型、內支撐模型、土體應力測量裝置、樁體應變測量裝置、基坑位移測量裝置和試驗土體；所述模型箱前后面采用有機玻璃，左面采用20mm厚鋼板，右面采用兩塊相同鋼板連接而成，可拆卸；所述模型箱前面有機玻璃表面進行刻度標記，玻璃頂部刻度為0；所述模型想右面下部鋼板，在頂部中間位置焊接滑輪；所述冠梁模型采用模板定制而成，冠梁下表面圓形掏槽平面尺寸與PVC管尺寸相同，深度20mm，上表面方向掏槽，位于長邊的三等分區域，長50mm，寬10mm，深20mm，長度根據基坑開挖尺寸確定；所述內支撐模型，采用PVC方形管，截面尺寸為：50mm×40mm×4mm，長度根據基坑開挖尺寸確定；所述土體應力測量裝置采用微型電阻土壓力盒測定，在PVC管迎土測每隔100mm布置一個；所述樁體應變測量裝置采用應變片測定，沿著支護樁模型進行粘貼，在坑底以上，每隔100mm布置一個，坑底以下，每隔50mm布置一個；所述基坑位移測量裝置采用百分表測定，位移測定包括樁頂側向位移與樁后土體豎向位移，所述樁子頂側向位移，通過使用百分表測定冠梁側向位移測出；所述樁后土體豎向位移，通過使用百分表，沿著樁后土體每隔100mm布置一個測量點測出。2.根據權利要求1所述的軟土地區...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐長節，熊偉，劉興旺，武思宇，陳錦劍，萬超，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發明
國別省市：江西,36