[实用新型]一种研究抗拔桩抵抗基坑突涌破坏机理的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于基坑和地下工程领域，尤其是涉及一种研究抗拔桩抵抗基坑突涌破坏机 理的试验装置。

背景技术

随着我国城市建设、水利、交通等行业的发展，深基坑工程日益增多。深基坑工程开挖 施工的地质条件和环境影响非常复杂，一项事关全局的工作就是地下水防治，特别是在沿海 地区，据统计数据显示，多数基坑事故与地下水防治有关，而基坑突涌则是较为突出的工程 问题，准确评价和分析此类工程问题，对于基坑方案设计与施工具有重要的意义。

根据现有规范得出的突涌验算方法只是考虑了上覆土层的重力来平衡水头压力，却忽视 了土体本身的抗剪强度，更没有考虑到基坑平面尺寸对突涌的影响，这种方法计算出来的临 界水头偏于保守。将基坑底板隔水层简化成均质梁或板单元分析，这种方法缺乏理论支撑， 同时忽略了土体自身的特点，没有从深层次揭示突涌的破坏机理。均质连续体法是假设突涌 破坏体为均质方柱体或圆柱体，这一假设与软土地区承压水基坑突涌破坏形式相差较大。

对于抗拔桩较多的建筑物，考虑承压水含水层顶面以上土体在承压水压力作用下受抗拔 桩土钉效应的有利影响，对此种基坑突涌机制仍有待研究。本试验装置可以模拟承压含水层 水头增加或基底开挖导致的土体突涌破坏，通过测压管、孔压计、百分表、应变片等测试系 统分析抗拔桩对基坑突涌影响的内在机制。

实用新型内容

根据现有技术上的缺陷，本实用新型的目的是提供一种易于组装，测量精准的研究抗拔 桩抵抗基坑突涌破坏机理的试验装置；该装置能够模拟基坑突涌破坏现象，通过模拟和测试 基坑的应力场和变形场，分析试验中得到的变形数据，研究抗拔桩对基坑突涌影响的内在机 制。

本实用新型采用的技术方案是：

一种研究抗拔桩抵抗基坑突涌破坏机理的试验装置，包括模型箱、加载系统和测试系统， 所述模型箱内设有抗拔桩模型并铺设试验土体，模型箱底部和四面侧壁为有机玻璃，四面侧 壁外部由角钢连接，用于限制其侧向变形，保证模型箱的稳定性；所述模型箱侧壁中部设有 一个测压管接口，模型箱侧壁两侧底部分别设有一个进水口和一个排水口，测压管接口与测 压管连接，进水口与水管连接，排水口装有用于控制排水的螺纹球阀；

所述加载系统包括水箱、水管及增压泵，所述水箱通过水管和增压泵与模型箱进水口连 接；

所述测试系统包括测压管、仪表支架、百分表、孔压计、应变片、应变仪及位移计，所 述测压管为带有刻度的有机玻璃管，与模型箱测压管接口连接并通过测压管支架与模型箱固 定并保证垂直度；所述仪表支架为刚性网格支架，固定在模型箱顶部；所述百分表、孔压计 及位移计固定在仪表支架上，百分表的测量部件设置于抗拔桩模型顶部，用于监测桩顶的竖 向位移；所述孔压计和位移计的测量部件伸入试验土体内部；所述应变片粘贴在抗拔桩模型 侧壁，并通过引线和应变仪连接。

优选地，所述模型箱四面侧壁内侧粘有防滑条，用于增大箱壁与试验土体之间的摩擦力， 同时防止承压水直接从侧壁涌出；其中防滑条最佳选用透明有机玻璃方条。

优选地，所述的有机玻璃厚度大于15mm。

优选地，所述测压管接口、进水口及排水口均设置有透水土工布，防止试验土体进入并 堵塞管道。

优选地，所述应变片为电阻应变片。

优选地，所述应变片沿抗拔桩模型通长等间距粘贴，并用环氧树脂密封，应变片引线沿 桩体导出并粘贴标签与应变仪连接，用于监测抗拔桩模型的应变。

优选地，所述试验土体包括上下两层土体，其中下层为砂土层，上层为黏土层。

优选地，所述抗拔桩模型垂直埋置于模型箱的试验土体中。抗拔桩模型的埋置深度及排 列方式采用模型相似比并按试验工况确定。

优选地，所述测压管接口安装在与砂土层顶部的相同的位置。

优选地，所述孔压计和位移计的测量部件均伸入黏土层内部。

与现有技术相比，本实用新型具如下有益效果：

本实用新型克服现有土体突涌破坏验算的缺陷，能够模拟考虑抗拔桩影响的基坑突涌模 型试验，适用于基坑工程突涌破坏现象和规律的研究，为实际基坑工程的设计与施工提供指 导，也可以作为基坑和地下工程领域教学、科研之用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。