[实用新型]模拟基坑降水平面渗流与挡墙变形的室内模型试验系统

说明书

本实用新型公开了一种模拟基坑降水平面渗流与挡墙变形的室内模型试验系统。本实用新型通过横向隔板将模型箱分为土箱和水箱；土箱内部设置有可移动的横向的基坑挡墙；基坑挡墙与土箱的前后箱壁之间采用伸缩止水膜相连，并与土箱外侧边围成基坑模型；基坑模型内设有降水井管；所述土箱内布置2‑4根观测井管；土箱内设置有若干位移传感器和水、土压力传感器以监控试验过程中基坑内外渗流与挡墙变形；水箱内所装水可通过横向隔板流入土箱中以实现基坑平面渗流的模拟。本实用新型对现有模拟三维渗流情况的试验装置进行了简化，试验过程更省时省力，以较小的消耗实现了同样的科研需求。

技术领域

本实用新型属于基坑降水工程技术领域，具体涉及一种模拟基坑降水平面渗流与挡墙变形的室内模型试验系统。

背景技术

随着城市化的发展，大批基坑工程涌现，但同时也出现了许多基坑坍塌以及坑外建筑不均匀沉降甚至破坏的现象，尤其在地下水丰富地区，基坑降水可使挡墙以及坑外建筑物产生不可忽略的变形。曾超峰、郑刚^[1-2]等研究发现基坑开挖前降水即可造成挡墙cm级变形，并通过挡墙后方地层损失进一步诱发基坑外地面与建筑物沉降，为深入研究该问题的诱发机理及渗流-变形演化规律，有必要按照相似理论要求，科学地开展室内缩尺模型试验，以重复性、系统性、经济性地真实再现实际基坑降水过程。

现有基坑降水试验装置主要模拟三维渗流情况，如施成华^[3]等设计了“一个多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验装置”，模型箱外侧环绕一圈供水夹层，为模型各含水层提供水力补给，没有考虑平面渗流的情况，试验过程比较耗时耗力，而基坑降水设计与分析更多的是依赖平面渗流分析结果；为此王建秀^[4-5]等设计了“一种模拟基坑降水承压含水层地下渗流的透明土试验方法和装置”，其可以模拟基坑降水平面渗流，但其主要关注基坑降水过程中地下水的渗流规律(如，基坑外水位分布及变化等)，且其装置中基坑挡墙是被固定住而无法发生变形的(据了解，其之所以将基坑挡墙固定住是因为无法解决试验过程中基坑外部地下水沿基坑挡墙与模型试验箱体侧壁间的缝隙渗漏入基坑的问题，故索性将胶体填充在所述侧壁缝隙中以堵水，但其同时导致了基坑挡墙被固定住而无法自由变形)，因此未能真实再现基坑降水过程中由于渗流而引起的挡墙及土体变形问题。为此，本实用新型创新性地研发了一种既能模拟基坑降水平面渗流、又能模拟渗流作用诱发基坑挡墙变形的室内模型试验系统，以解决前述问题，从而真实再现基坑降水过程，并科学地研究降水过程中渗流-变形机理，为工程设计与施工提供参考。

参考文献：

[1]郑刚,曾超峰.基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究[J].岩土工程学报,2013,35(12):2153-2163。

[2]曾超峰,郑刚,薛秀丽.大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究[J].岩土工程学报,2017,39(06):1012-1021。

[3]施成华,刘凌晖,曹成勇,王之扬,雷明锋,杨伟超,彭立敏.多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置[P].CN108222082A,2018-06-29。

[4]王建秀,高峰,刘绍莉,刘笑天,吴林波.模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验装置[P].CN105784562A,2016-07-20。

[5]王建秀,刘绍莉,刘笑天,高峰,门龙.模拟基坑降水承压含水层地下水渗流的透明土试验方法[P].CN105756103A,2016-07-13。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种模拟基坑降水平面渗流与挡墙变形的室内模型试验系统。