[发明专利]一种用于基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置

说明书

一种用于基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置，包括模型箱、基坑模型试验系统和监测系统；所述模型箱由模型箱框架、侧板和底板组成，模型箱内填装有试验土体；所述基坑模型试验系统设置在模型箱的中部，由竖向围护结构和内支撑组成；所述监测系统包括细钢丝、定滑轮和数显百分表，细钢丝一端固定在竖向围护结构的预设孔洞上，另一端水平延伸至定滑轮，绕经定滑轮后竖直向上与数显百分表连接。本发明可在模型试验中监测竖向围护结构的水平位移；可模拟在不同工况下，监测任意不同深度处的竖向围护结构水平位移，为基坑的变形分析提供有效的试验数据支持，对基坑受力与变形的发展规律提供依据。

技术领域

本发明涉及基坑模型试验监测装置，尤其涉及一种用于基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置。

背景技术

随着城市地下空间的大力开发和建设，基坑不断向着深度越深、规模与尺寸越大、基坑场地越紧凑方向发展。由于基坑逐步开挖，基坑内土体逐渐卸荷，使基坑内外产生土压力差，导致竖向围护结构发生水平位移，从而进一步影响基坑的变形和稳定性，竖向围护结构水平位移引起基坑变形和失稳问题是当前基坑工程的重大风险源之一。

现今规范虽然有对竖向围护结构水平位移的计算要求说明，但是设计计算的原理简单。目前常用的数值软件计算是对工程实例模型进行的一种简化，并且所需的土体本构参数很难精确测得，因此对结果影响很大，参考性较低。而现有的现场实测方法，由于工程现场条件不可控因素太多，对于现场监测的数据有时根本无法真正获取。

基坑模型试验可控性强，所得的数据也可根据缩尺比反算出实际工程基坑变形受力情况。目前在模型试验中对于基坑竖向围护结构水平位移的监测并没有可靠的方法，而对竖向围护结构水平位移的精准监测是开展正确的试验数据分析的关键之一。

因此设计一种可操作性强、可监测在不同开挖工况下、竖向围护结构在不同深度处的水平位移，用来准确评价基坑支护结构工作性状具有重要意义。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种用于基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置。

本发明采用的技术方案是：一种用于基坑模型试验的竖向围护结构水平位移监测装置，包括模型箱、基坑模型试验系统和监测系统；

所述模型箱放置在硬化平整地面上，模型箱包括模型箱框架、侧板和底板，模型箱框架为立方体框架，侧板固定于立方体框架的侧壁，底板固定于立方体框架的底面；模型箱的内部填装有试验土体，试验土体中开挖有基坑；

所述基坑模型试验系统包括设置在基坑四周的竖向围护结构和设置在竖向围护结构之间的内支撑，竖向围护结构的同一竖向断面内沿竖直方向等间距开设有孔洞，孔洞的位置即为监测点，所述孔洞的大小与监测系统配备的第一螺栓相适配；

所述监测系统包括细钢丝、内螺纹空心铝管、定滑轮、滑轮保护盒、数显百分表、磁力吸座、滑块、锁紧限位扳手、导轨、钢管横梁和支架；所述细钢丝的一端通过第一螺栓固定在预设孔洞的竖向围护结构上；所述细钢丝外套有内螺纹空心铝管，内螺纹空心铝管隔离试验土体与细钢丝；所述细钢丝的另一端水平延伸至定滑轮，绕经定滑轮后竖直向上连接至试验土体上方的数显百分表；所述数显百分表通过磁力吸座固定在钢管横梁上，钢管横梁通过支架水平架设在模型箱上方；所述细钢丝的总长度不变，通过数显百分表读数的变化反映竖向围护结构的水平位移；所述定滑轮安装在滑轮保护盒内，滑轮保护盒安装在通过卡扣固定在附有卡孔的滑块上，滑块上附有锁紧限位扳手，并通过转拧方式实现在导轨上自由移动或固定，以监测不同深度处的竖向围护结构水平位移大小；滑块滑动设置在导轨内，导轨通过第二螺栓竖直固定在模型箱侧板内壁。

进一步，所述细钢丝表面涂覆有凡士林，以减小接触摩擦力。

进一步，所述竖向围护结构是地连墙、围护桩或拉森钢板桩型式。