[实用新型]一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统

说明书

本实用新型公开了一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统，方法包括以下步骤：试验模型的制作，模型卸载、加载系统，模型监测系统。模型制作系统包括高边坡、基坑、锚碇混凝土相似材料和试验模型箱；模型试验的卸载、加载系统包括基坑模型开挖卸载、锚碇浇筑加载顺序，模型应力应变、位移监测系统包括使用应变片、土压力盒、激光位移传感器对高边坡、基坑在卸载加载过程中的应力应变、位移变化特性进行监测。本实用新型的特点是：能客观有效的反应基坑开挖、锚碇浇筑过程中邻近高边坡与基坑的相互作用。

技术领域

本实用新型涉及锚锭基坑开挖过程、锚锭浇筑过程等岩土工程物理模型试验，具体涉及研究一种邻近高边坡锚锭基坑开挖、锚锭浇筑过程中基坑及边坡应力应变，位移等规律的试验系统。

背景技术

现阶段，对基坑开挖过程研究较多的是基坑施工工艺，自身的稳定性，支护结构的设计，基坑降水以及基坑开挖对周边环境的影响。基坑开挖对周边环境的影响研究较多的对象主要是基坑附近建筑物，管线，既有隧道等，但紧邻基坑高边坡的工程研究相对较少，邻近岩质边坡可能会因基坑开挖卸荷等影响导致边坡稳定性发生变化，最终可能发生滑坡，从而影响基坑开挖施工安全。

锚锭基坑施工包括基坑开挖以及基坑锚锭浇筑过程，这两个阶段卸载、加载过程对于基坑和边坡周边岩土体应力重分布影响较大，监测此阶段施工中基坑与边坡应力、应变及位移变化并找出边坡与基坑相互影响规律对于基坑开挖施工安全具有重要意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统；其模型浇筑采用分步浇筑法，使得模型结构完整、整体性好、模型形貌易于控制、制作过程简单高效。整个应力应变监测过程采用静态测试系统，灵敏度、采样率高，可准确的测量并记录各种模型的应变应力值。位移监测采用非接触测量的激光位移传感器，高频高精度，操作简便，能直接反应邻近高边坡基坑开挖过程中两者相互作用影响的规律。

为解决上述问题所采用的技术方案是：一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统，其特征在于；具有锚锭基坑，激光位移传感器，应变片，土压力盒；将应变片、土压力盒布置在基坑边坡顶部到边坡底部、坡脚、基坑周边地表及岩体中；将多个激光位移传感器安装在整个模型的外围，并将激光位移传感器固定，保持激光位移传感器在加载卸载过程中与模型之间的相对位置不变。

根据本实用新型所述一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统，其特征在于；整个基坑长约90m，宽约65m，深约20m，则整个基坑应力重分布影响范围长210m，宽为185m，按照模型试验长度相似比，取1:100，整个实验模型的基坑长为90cm，宽为65cm，模型总长为210cm，宽为185cm，模型边坡局部高度为80cm，基坑局部高度为50cm。

根据本实用新型所述一种高边坡与锚碇基坑开挖相互影响机制的模型试验系统，其特征在于；根据设计及边坡防护要求，基坑竖向共分6层；基坑长边方向上锚锭浇筑分为左右两部分，中间设置2m宽的后浇带。

该试验系统对应的试验方法，包括以下步骤：

1）制作实验模型：基于现场边坡与基坑之间的空间相对关系，并考虑模型试验相似理论和模型试验的可操作性，得出模型相似材料以及基本物理量相似比。根据所研究基坑开挖工程应力重分布影响范围，通过模型相似理论确定模型箱的规格与尺寸，并依据模型箱使用相似材料模拟岩土体来制作高边坡与基坑的三维物理模型。

2）模型的卸载、加载系统主要分为两个部分：基坑开挖与锚锭浇筑过程，这两部分为邻近高边坡工程实际开挖过程中周边岩土体应力重分布变化最大的两个过程。

3）模型监测系统：通过应变片、土压力盒、激光测距仪，布置在邻近边坡、已开挖完成的基坑内壁以及基坑附近地表，对试验模型在卸载、加载过程中持续监测边坡、基坑岩土体的宏观变形及局部位移、应力应变特性。