[发明专利]桩基础阻碍地下水渗流的室内模拟试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑施工技术领域的方法，具体地，涉及一种桩基础阻碍地下水渗流的室内模拟试验方法。

背景技术

在沿海地区软土地层中施工的深基坑均需要降水，同时，沿海地区是经济比较发达的地区，城市化水平较高，所以待开挖基坑周围会有大量既有建筑物的基础。在这些区域大部分建筑物为高层建筑物，其基础形式多为桩基础。桩基础的存在会改变地下水流动路径，对地下水的渗流造成阻碍，造成桩前迎水面水头上升，从而导致程度不一的地面沉降，可能会造成地面开裂，对基坑的施工和运营安全及周边环境构成威胁。桩基础对地下水渗流环境的影响和造成相应的地面沉降可通过室内模型试验观察研究，从桩基础的布置形式、桩基础的数量、桩基础的深度等多种影响因素进行分析。传统的渗流试验装置多为一维的，一般只能测试土体渗透系数试验或一维均匀渗流条件的临界水力梯度，不能切实模拟工程中的桩基础对地下水三维渗流的影响。

经过对现有技术文献检索发现，中国专利ZL201010209039.6，申请日2010-06-24，记载了一种“一种模拟基坑降水土渗透系数变化的试验方法”，该技术由渗压容器、渗流管路、渗流计量管及调压阀四个部分组成。该专利能够模拟基坑工程降水过程中土体含水量减小、有效应力增大、土体固结压密对渗透系数的影响。该试验尚未克服现有渗流试验只能反映一维渗流，且未考虑地下构筑物，尤其是桩基础的存在造成的影响；中国专利ZL201010151297.3，申请日2010-04-21，记载了一种“地下结构物阻断地下水渗流的模拟装置”，该装置能够模拟地下连续墙对含水层降水过程的影响。根据该专利自述，该装置是直接从进水孔和排水孔处进行地下水的补给和排泄，因此采用该装置仅能模拟地下水的点状补给和排泄，这与自然条件下地下水全断面渗流的情况不符，因此采用该装置不能直接用于模拟桩基础的存在对渗流环境的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种桩基础阻碍地下水渗流的室内模拟试验方法，该方法能够便捷有效地观察和研究存在着桩基础的土体内地下水渗流情况，通过分析试验中得到的水头分布，研究桩基础的数量、深度、布置形式等对地下水渗流，为设计施工提供合理可行的计算设计参数，用于保障城市化进程中基坑施工的安全和效率。

为实现以上目的，本发明提供一种桩基础阻碍地下水渗流的室内模拟试验方法，包括如下步骤：

第一步，土体铺设及试验准备工作，具体的：

①分层铺土，洒水养护：将土体分层铺入渗流试验装置的模型箱内，每铺完一层土均进行洒水养护，使每层土都处于饱和状态；铺土过程中保持进水系统中的进水阀门和排水系统中的排水阀门处于关闭状态。

优选的，所述渗流试验装置包括进水系统、排水系统、模型箱、桩基础和测压装置，其中：

所述模型箱是用于铺设土体的有机玻璃板制成的长方体箱体，尺寸根据试验要求确定；左立面为进水面，设有一个进水孔，进水孔位于左立面的中心线上，其孔径及设置高度根据试验要求确定；右立面为排水面，设有一个排水孔，排水孔位于右立面的中心线上，其孔径及设置高度根据试验要求确定。

所述进水系统包括水箱、进水总管、进水分管和进水阀门，水箱通过软管与进水总管相接；进水分管平面形状呈网格状，由一侧间隔打孔洞的空心管组成，孔洞上粘贴有过滤网，孔洞间隔按试验设计要求设置；进水分管设置在模型箱的进水面的内侧且垂直于箱体底面，其宽度同箱体净宽度，其高度与试验设计上游水头一致；进水总管穿过模型箱中的进水孔与进水分管通过三通接头连接；进水阀门为截止阀，其安装在进水总管上。

所述排水系统包括排水总管、排水分管和排水阀门，排水分管平面形状呈网格状，由一侧间隔打孔洞的空心管组成，孔洞上粘贴有过滤网，孔洞间隔按试验设计要求设置；排水分管设置在模型箱的排水面的内侧且垂直于箱体底面，其宽度同箱体净宽度，其高度与试验设计下游水头一致；排水总管穿过模型箱中的排水孔与排水分管通过三通接头连接；排水阀门为截止阀，其安装在排水总管上；

所述测压装置用于测试模型箱内的土体的压力。

本发明中采用土体进行试验，所述土体包括承压含水层、隔水层和潜水含水层，自下而上依次铺设于模型箱内。所述承压含水层是厚度为0.2-0.4m的砂土，所述隔水层是厚度为0.2-0.4m的粘土，所述潜水含水层是厚度为0.2-0.4m的砂土。

②布置桩基础：在铺土过程中在模型箱中布置桩基础。