[发明专利]一种基坑开挖的模拟装置

说明书

本发明涉及一种基坑开挖的模拟装置，包括模型箱以及竖直设置在模型箱内的隔板，该隔板将模型箱的内部空间分隔为周边土体室及基坑土体室，该基坑土体室内设有可沿水平方向移动的分层卸土机构，通过分层卸土结构的移动模拟基坑分层开挖过程，并考察该过程中隔板及周边土体室中土体的变形情况，以模拟获得实际基坑开挖过程中基坑支护及周边土体的变形情况。与现有技术相比，本发明能够实现快速精准的基坑土体卸载，减小了开挖扰动和开挖时间的影响，使得基坑的开挖模拟更接近实际情况，也使得模拟基坑支护的隔板的变形也更加接近于实际情况，提高了变形模拟的可靠性。

技术领域

本发明属于基坑工程技术领域，涉及一种基坑开挖的模拟装置。

背景技术

随着城市地下空间的开发，越来越多的基坑开挖工程在建筑密集区域进行施工，为保护基坑周边的构筑物不受施工影响，就需要严格控制基坑的变形。可见，基坑变形的控制对城市地下空间的开发愈发重要。

为了保护这些既有建筑物和构筑物的正常使用和安全运营，常需将基坑工程引起的周围地层移动限制在一定变形值之内。随着基坑工程设计的理念和方法趋于完善，变形控制已经取代单纯验算强度和稳定性的传统做法，变形要求在软土基坑设计限值方面变成主导因素，因而变形控制值也成为软土地铁基坑划分保护等级的主要标准。

因此，对基坑开挖造成的位移进行研究，以及如何准确地模拟基坑的开挖使变形更符合实际情况，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基坑开挖的模拟装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基坑开挖的模拟装置，包括模型箱以及竖直设置在模型箱内的隔板，该隔板将模型箱的内部空间分隔为周边土体室及基坑土体室，该基坑土体室内设有可沿水平方向移动的分层卸土机构。

本装置用于模拟基坑开挖过程对基坑周边土体及设置在周边土体与基坑土体之间的基坑支护的影响。在模型准备阶段，分层卸土机构紧靠隔板，分层卸土机构内填充土体，用于模拟基坑土体，周边土体室内填充土体，用于模拟基坑周边土体，隔板用于模拟基坑支护。在基坑开挖模拟阶段，分层卸土机构离开隔板，带动分层卸土机构内的土体一并移动，以模拟基坑开挖过程。

进一步地，所述的分层卸土机构包括多个沿竖直方向布设在基坑土体室内的卸土组件，上层卸土组件的底端与相邻的下层卸土组件的顶端可分离接触。

进一步地，所述的卸土组件包括一端与隔板可分离接触的卸土框以及设置在卸土框另一端的拉杆。

在模型准备阶段，多个卸土框紧靠隔板，此时多个卸土框围成的区域为基坑开挖区域，卸土框内填充土体，以模拟基坑土体。在基坑开挖模拟阶段，通过拉杆拉动卸土框，使多个卸土框从上至下依次离开隔板，进而带动卸土框的土体一并移动，离开基坑开挖区域，以模拟基坑分层开挖过程。

进一步地，所述的卸土框的顶部及底部均设有开口，使得基坑开挖区域内的土体为上下连续土体，以贴近基坑土体的实际分布情况。

进一步地，所述的卸土框两侧沿水平方向均设有凸台，所述的模型箱内侧面上设有与凸台相适配的开槽，所述的凸台可在开槽内沿水平方向移动。凸台与开槽用于限定卸土框仅能沿水平方向移动，并为卸土框提供一定支撑。

进一步地，所述的凸台上设有滑座，所述的开槽内设有滑轨，所述的卸土框与模型箱通过滑座与滑轨滑动连接。

进一步地，所述的模型箱的一端侧壁上开设有通孔，所述的拉杆的外端穿过通孔并伸出模型箱外部。

进一步地，所述的拉杆的外端设有拉环。

进一步地，所述的模型箱内侧面设有插销，所述的拉杆上开设有与插销相适配的插销孔。当卸土框移动至与隔板相接触的位置时，所述的插销可穿过插销孔，将拉杆与卸土框固定。