[发明专利]含溶洞基坑开挖模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括：

试验模型箱，所述试验模型箱内填充有相似材料，所述相似材料内间隔设有挡土墙，相邻两个所述挡土墙之间开挖形成基坑；

水平支撑装置，其两端分别与相邻两个所述挡土墙固定连接，且所述水平支撑装置沿所述挡土墙的延伸方向间隔布置有多组；

位移测量装置，与所述挡土墙连接，所述位移测量装置用于测量所述挡土墙的位移；

溶洞生成装置，用于在所述相似材料内部形成空腔，以模拟现实中存在溶洞的情况；及

数据采集装置，用于采集试验过程中相似材料的沉降、挡土墙的侧压力及水平支撑装置的轴力。

2.根据权利要求1所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述试验模型箱包括底板、侧板及固定支架，所述侧板固定于所述底板上，所述固定支架安装于所述侧板上。

3.根据权利要求1所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述水平支撑装置包括两段支撑杆及螺纹套管，两段所述支撑杆分别与相邻两个所述挡土墙固定连接，所述螺纹套管与两段所述支撑杆螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述位移测量装置包括管体、位移探针、连接线及百分表，所述位移探针安装于所述挡土墙上，所述管体从所述试验模型箱内伸出到所述试验模型箱外，所述连接线与所述位移探针连接，且所述连接线穿过所述管体与所述试验模型箱外的百分表连接。

5.根据权利要求1所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述溶洞生成装置包括可溶块体、进水管及出水管，所述可溶块体开设有相互连通的进水孔及出水孔，所述进水管的端部安装于所述进水孔内，所述出水管的端部安装于所述出水孔内，所述进水管和所述出水管均伸出到所述试验模型箱外。

6.根据权利要求5所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，还包括可溶块体制作装置，所述可溶块体制作装置包括模具、夯实锤、烘箱及电钻，所述模具用于填筑溶洞制作材料，所述夯实锤用于夯实所述模具内的溶洞制作材料，所述烘箱用于烘干所述溶洞制作材料内的水分，所述电钻用于在所述可溶块体上钻设所述进水孔和所述出水孔。

7.根据权利要求1所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括位移计、土压力盒、应变片、数据采集仪和计算机，所述位移计安装于所述试验模型箱上，用于测量所述相似材料的沉降，所述土压力盒安装于所述挡土墙上，用于测量所述挡土墙的侧压力，所述应变片安装于所述水平支撑装置上，用于测量所述水平支撑装置的轴力，所述位移计、所述土压力盒及所述应变片通过导线与所述数据采集仪连接，并通过所述计算机进行采集。

8.一种含溶洞基坑开挖模型试验方法，采用如权利要求1-7任意一项所述的含溶洞基坑开挖模型试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

制作溶洞生成装置；

在试验模型箱内分层填筑相似材料，且填筑所述相似材料的过程中，依次安装所述溶洞生成装置、挡土墙及位移测量装置；

使所述溶洞生成装置形成溶洞，然后开挖相邻两个所述挡土墙之间的相似材料形成基坑，在相邻两个所述挡土墙之间安装水平支撑装置；

所述位移测量装置测量所述挡土墙的位移，数据采集装置采集相似材料的沉降，采集所述挡土墙的侧压力，采集所述水平支撑装置的轴力。

9.根据权利要求8所述的含溶洞基坑开挖模型试验方法，其特征在于，制作溶洞生成装置的步骤具体为：

获得溶洞制作材料；

将所述溶洞制作材料填入模具内，然后采用夯实锤夯实；

将模具放入烘箱内，烘干所述溶洞制作材料内的水分，然后取出冷却后脱模，制成可溶块体；

采用电钻在所述可溶块体的表面钻设进水孔和出水孔，然后将进水管穿设于所述进水孔内，将所述出水管穿设于所述出水孔内。