[发明专利]相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置及方法

说明书

本发明公开一种相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置，包括：贮土箱、总供水系统、内部供水系统、围护装置、试验土体、井点系统、抽水设备。本发明还涉及一种相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验方法。所述装置和方法能够模拟承压含水层中基坑降水过程，并获得基坑内外不同深度处的地下水水位变化情况，同时可以研究围护结构插入承压含水层深度对降水过程中地下水位的影响，为设计施工提供合理可行的参数，保证基坑开挖降水过程的安全和效率。

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，涉及一种相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置及方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，沿海地区的地上空间已经不足以满足人们日益增长的需求，开发地下空间成为发展的必然趋势。近年来，基坑工程规模不断扩大，开挖深度也越来越深。沿海地区大多为软土地层，地下水位较高，为保证基坑开挖的安全稳定，常常需要对承压含水层进行减压降水，基坑降水造成承压水位的大幅度降低会引起基坑周边地面沉降及既有建筑物变形，因此基坑降水时需要对降水引起的环境效应进行分析。室内试验因其具有操作便利、时间短的特性常被用于模拟基坑降水。试验过程中，水位观测尤为重要。由于模型试验尺寸远比现场要小，水位观测装置要兼顾模型试验的精度要求与操作简单灵活的要求。为了保证含水层的承压性，需要在含水层上覆隔水层，实际工程中作为隔水层的粘性土因其固结时间较长，不适合用于室内试验中。因此，需要采用具有良好的隔水性能且兼具粘性土性质的相似材料模拟隔水层并进行基坑降水试验。

经过对现有技术文献检索发现：

中国专利201310303890.9，公开了一种桩基础阻碍地下水渗流的室内模拟试验方法，该试验考虑了桩基础对降水过程中地下水渗流的影响情况，但试验土层为单层土，故只能模拟潜水层情况下的渗流情况，无法模拟承压含水层情况下的降水及地下水渗流情况；

唐益群、栾长青2008年在《地下空间与工程学报》(第4卷，第3期)上发表的“上海地铁宜山路站室内降水大型模型试验分析”一文中直接采用粘土作为隔水层，因为每个试验工况都应在粘土固结完成后进行，故试验时间过长；

中国专利201610130987.8，公开了一种模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验方法，该方法只能模拟单向渗流情况，通过在透明土上覆盖承压板以模拟承压含水层，故不能模拟含水层的越流效应。其试验装置在模型箱侧板开设测压孔，通过将模型箱外的玻璃管与测压孔连接进行水位测量，由于测压孔是预先开设的，因此水位观测深度受限。

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采用相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置和方法，采用该装置和方法能够模拟承压含水层中基坑降水过程，并获得基坑内外不同深度处的地下水水位变化情况，同时可以研究围护结构插入承压含水层深度对降水过程中地下水位的影响，为设计施工提供合理可行的参数，保证基坑开挖降水过程的安全和效率。

根据本发明的第一方面，提供一种采用相似材料模拟承压含水层中基坑降水的试验装置，包括：贮土箱、总供水系统、内部供水系统、围护装置、试验土体、井点系统、抽水设备，其中：

所述贮土箱，其四周侧壁的底部水平等距设置排水孔，所述排水孔外侧安装止水阀，用于试验完成后将水及时排出，所述排水孔内侧贴有钢丝滤网防止流土；

所述总供水系统，用于向所述贮土箱中供水并控制用水量；所述总供水系统由总供水管、供水分管、压力表及供水球阀组成，所述总供水管为一根含三个三通接头及一个弯头的空心管，一侧与供水源相连；所述供水分管为四根空心管，其中三根与所述总供水管的三通接口相连，一根与所述总供水管的弯头相连；所述压力表安装于每根所述供水分管上，用于监测各供水分管的水压；所述供水球阀安装于每根所述供水分管上，用于调节各所述供水分管的流量；