[发明专利]一种基于地下水位反复变化模拟地层形变的室内试验方法

说明书

一种基于地下水位反复变化模拟地层形变的室内试验方法对工程建设的地下土层土样受力进行模拟试验，即土层沉降从应力状态分析，抽水模拟就是保持围压、轴压不变，减少孔隙水压力，检测得到对应标准试件的形变量，记录其变形量，同理回灌模拟，保持围压、轴压不变，增大孔隙水压力，检测得到标准试件的形变量，记录其变形量，从而较好地模拟回灌使地层抬升的过程，根据实际过程模拟不同工况，所述的工况包括只抽不灌、只灌不抽、反复抽灌和反复灌抽，获取同一土层的在不同模拟工况下的形变量，便于本领域技术人员根据该试验方法获得试验数据深入研究土层沉降和地下水之间的规律。

技术领域

本发明涉及基坑渗透的技术领域，具体涉及一种基于地下水位反复变化模拟地层形变的室内试验方法。

背景技术

地面沉降的因素包括自然因素和人为因素，自然因素包括地壳运动、土地自然固结等，人为因素主要为地下流体或者固体开采，以及工程建设活动等。城市工程建设活动中，随着地下空间的开发与应用日益增加，如大型地铁车站，宽大深的地下多层停车场，超深地下变电站等，这些大型建筑中通常需要挖设基坑，基坑工程往往具有很强的整体性和技术综合性。同时随着旧城改造，各大城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，对基坑稳定和位移控制要求越来越严格，需要准确控制基坑的沉降量。

为了研究地层沉降规律，通过现实验证的方式准确获取现场试验数据，通过在城市市区内开展深入而广泛的研究，但是存在以下两个问题，一是试验投资较大，需埋设多个沉降标。二是会带来城市环境问题：抽取地下水不能存储，回灌时又要取水，同时有可能给周边构筑物带来灾害。三是地层复杂多变，试验场地的规律得以推广存在着制约性。

为了减小地面沉降的影响，保护地面及地下的工业及民用设施，尽可能减少经济损失和人员伤亡，必须对地面沉降进行预测和监控，通过合理的试验方法对地下水的反复抽灌预测地面的沉降量和膨胀量。但是目前采用的基坑降水诱发沉降的计算方法所计算出的值与实际的沉降量不符，无法根据试验数据深入研究地面沉降和水位之间的规律，因此对指导地面沉降事前预防、事中控制带来较大的困难，无法通过有效的回灌来减缓基坑降水诱发沉降。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种通过模拟地下水位反复变化并获取对应地层形变量的室内试验方法，通过该试验方法获取由地层土质制作的标准试件在不同模拟工况下所对应的形变量数据，便于试验人员通过以上试验数据进行关于土层沉降量和地下水位之间规律的研究，克服现有技术中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种基于地下水位反复变化模拟地层形变的室内试验方法，具体步骤如下；

S1、选取待试验地层土质，制作若干标准试件，检测得到每个所述标准试件的起始物理参数，所述物理参数包括土的密度、土粒密度和土的含水率；

S2、模拟地层土质原始状态：通过三轴仪将标准试件还原至原始三向应力状态，三轴仪包括压力室、若干进水管和若干抽水管，若干进水管和若干抽水管均分别连通于压力室，且压力室内设置有轴向加荷系统、周围压力系统、孔隙水压力量测系统和位移测量系统，获取原始状态的轴压、围压、孔隙水压，维持预定时间，标准试件两端分别设置电极，电极用于测定标准试件的电阻值R，并获取标准试件的形变量X1；

S3、模拟抽水过程：保持轴压、围压不变，减少孔隙水压力，获取不同孔隙水压力所对应标准试件的实测指标，所述实测指标包括水位高度、孔隙水压力值、标准试件的轴向形变量和径向形变量，若干进水管和若干抽水管均连接于恒压供水箱，实现抽水的动态过程模拟；

S31、定速率抽水模拟：通过预设抽水管的数量和每个抽水管的速率，获取相应抽水量Q1，以及抽水量Q1所对应标准试件的实测指标和电阻值R1，模拟结束后，获取标准试件的物理参数；