[发明专利]一种模拟潮汐作用下基坑渗水的装置

说明书

本发明公开了一种模拟潮汐作用下基坑渗水的装置，包括模型箱、基坑盒、水平冲刷荷载形成机构以及潮位波动形成机构，所述模型箱的内腔从左至右由两块间隔固定在所述模型箱内的第一孔隙板分隔成水平冲刷荷载发生腔室、填土腔室和潮位波动发生腔室；所述填土腔室内填装有土体，所述基坑盒埋在土体内。本发明通过在填土腔室内填装土体，以基坑盒模拟基坑埋在土体内，并通过各位移传感器准确监测基坑盒的沉降量，各水压力传感器准确监测基坑盒周围土体受压的水压，来得到试验结果，并且实现了同时或分别模拟出潮汐的周期性水位波动作用和潮汐的水平冲刷作用对基坑产生的影响，能有效改善现有技术水箱内水位与模型箱内水位无法同步的问题。

技术领域

本发明涉及工程模型试验领域，具体地说涉及一种模拟潮汐作用下基坑渗水的装置。

背景技术

我国沿海城市正在进入海洋发展的关键时期，随着我国经济的快速发展和人口的逐渐增多，沿海地区地下空间的开发规模越来越大，由于受到海洋循环潮位变化的作用，地下空间结构将产生瞬时的、周期性的沉降和水压力作用，造成地下结构出现渗水现象，将产生结构稳定性和安全性隐患。因此，开展模拟潮汐作用下基坑渗水的研究有着重要意义。

但目前，国内外学者关于潮位变化对运营期间地下空间结构渗水的影响规律研究的报道并不多。现有技术中的实验装置模拟潮汐作用时，通过软管连接水箱和模型箱，简单的改变水箱的高度实现模型箱内水位波动，水箱中的水位与模型水位具有一定的滞后性，对于水位的周期性变化无法实现自动化，另外，现有实验装置也没有考虑潮汐对于沿海地下空间结构的冲刷作用，无法准确研究潮汐作用下基坑渗水问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现同时或分别模拟出潮汐的周期性水位波动作用和潮汐的水平冲刷作用对基坑产生的影响的，能有效改善现有技术水箱内水位与模型箱内水位无法同步的问题的模拟潮汐作用下基坑渗水的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种模拟潮汐作用下基坑渗水的装置，包括模型箱、基坑盒、水平冲刷荷载形成机构以及潮位波动形成机构，所述模型箱的内腔从左至右由两块间隔固定在所述模型箱内的第一孔隙板分隔成水平冲刷荷载发生腔室、填土腔室和潮位波动发生腔室；

所述填土腔室内填装有土体，所述基坑盒埋在土体内，所述基坑盒呈正方体型，所述基坑盒的底部四角分别固定有位移传感器，所述土体内位于所述基坑盒的周围设置多个水压力传感器；

所述水平冲刷荷载形成机构包括发动机、转轴以及一个以上的扇叶，所述发动机位于所述模型箱外，所述转轴的一端与所述发动机的转子连接，所述转轴的另一端活动穿过所述模型箱而伸入所述水平冲刷荷载发生腔室内，一个以上的所述扇叶固定在所述转轴上并位于所述水平冲刷荷载发生腔室内；

所述潮位波动形成机构包括活塞、活塞杆、伸缩板、直线驱动器以及两块第二孔隙板，两块所述第二孔隙板间隔固定在所述潮位波动发生腔室内并将所述潮位波动发生腔室从左至右分隔成渗透空间、波动空间和储水空间，所述渗透空间内填充有过滤材料，两块所述第二孔隙板的顶部固定有可将所述波动空间的顶部开口封闭的盖板，所述活塞上下活动地设置在所述波动空间内并可将所述波动空间分隔成上下两部分，所述直线驱动器位于所述模型箱的下方，所述活塞杆的下端与所述直线驱动器连接，所述活塞杆的上端活动穿过所述模型箱而伸入所述波动空间内并与所述活塞的底面连接，所述伸缩板位于所述波动空间内并与所述活塞固接，且所述伸缩板与靠近所述储水空间的所述第二孔隙板相互贴合，所述伸缩板的上下两端均可在外力作用下向内缩进并均可在撤去外力后伸出，所述伸缩板在上下两端伸出时可将靠近所述储水空间的所述第二孔隙板上的全部孔隙封闭。

进一步地，所述伸缩板包括横截面呈H形的中间板、两个横截面呈凵形的端板以及两个弹簧，两个所述端板分别以自身开口侧从上下两个方向活动套入所述中间板内，两个所述弹簧分别套入两个所述端板内，且两个所述弹簧的一端分别连接在所述中间板上，两个所述弹簧的另一端分别连接在两个所述端板上，所述中间板与所述活塞固接。