[实用新型]模拟基坑突涌灾变全过程的装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，该装置主要有五个模块组成，其中包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块。本实用新型在模型试验中能够自动化地实现基坑开挖、突涌破坏全过程；在试验中，可以实现承压水位的可控性调节，基坑开挖的速度也可以自主控制，能够模拟不同的工况；本实用新型技术简单，容易实现。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程试验技术领域，尤其涉及一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程。

背景技术

近年来，随着城市高层建筑与地铁交通的不断发展，基坑的深度和广度在不断增加。基坑开挖深度已接近或达到承压含水层。基坑底部的不透水层在其下部承压含水层水压力的作用下，隆起并发生突涌现象。基坑工程中如果发生突涌破坏，不仅造成围护结构倒塌、基坑报废，还会危及周边环境的安全，导致人民生命财产的损失。

上述灾变过程在现场很难被记录，离心机模型试验成为了再现上述灾变过程的最有效手段之一。然而目前的模型试验不能在离心机运行过程中自动化地完成基坑开挖，需要停机进行人工开挖，导致土体的应力状态与实际工程中有较大差异，无法完整精确地模拟基坑突涌灾变全过程。

实用新型内容

本实用新型的目的是填补现有技术的空缺，提供一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种模拟基坑突涌灾变全过程的装置，用于模拟基坑开挖时软弱土层在承压水上顶和基坑开挖卸载联合作用下突涌灾变全过程，包括试验模块、加载模块、恒压模块、加压模块、测量模块；

所述试验模块包括模型箱、大隔板、小隔板、水袋；大隔板设置在模型箱中且将模型箱分隔成左右两个区域，右边区域中填充有模拟土层试块，模拟土层试块左边挖去一块区域作为模拟基坑；小隔板插入到模拟基坑中且通过加载模块将小隔板顶在模拟土层试块上，作为模拟基坑支护；水袋放置在模拟基坑中，水袋充满液体后两边分别抵住大隔板和小隔板，用于模拟基坑开挖；

所述恒压模块通过管路通入到模拟土层试块底部、模拟基坑内以及模拟基坑外，保证模拟试验开始前承压水位、基坑内水位、基坑外水位相同；

所述加压模块通过管路通入到模拟土层试块底部，用于模拟承压水上顶；

所述测量模块用于获取加载模块的支护压力、基坑外侧的竖向位移值、主动土压力、被动土压力、模拟土层试块内的孔压值、模拟土层试块内的土压力值。

进一步的，所述加载模块包括千斤顶、轴杆和支架；千斤顶通过支架固定在模型箱的左边区域，所述大隔板上设有孔洞以便轴杆穿过，千斤顶通过轴杆顶住小隔板。

进一步的，所述模拟土层试块由砂土垫层和装于砂土垫层上部的黏土固结而成。

进一步的，所述水袋内装有液体，液体的重度与试验所使用的黏土比重相同。

进一步的，试验开始前，水袋中的液体高度与小隔板右侧的模拟土层试块高度一致。

进一步的，所述液体为一定浓度的氯化锌溶液，质量浓度的范围为63％—68％。

进一步的，所述恒压模块包括恒压水箱、第一进水阀门、第一排水阀门、第二排水阀门、第二进水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到小隔板的左侧模拟基坑中，此进水管中设置有第一进水阀门，且还连接有排水管，排水管上设置有第二排水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到模拟土层试块的底部砂层中，此进水管中设置有第二进水阀门；恒压水箱通过进水管将水箱中的水通到小隔板的右侧的模拟土层试块的顶部；将装有第一排水阀门的进水管穿过大隔板，通过法兰盘固定安装于水袋一侧的出水口处。