基坑工程渗透破坏模型试验装置.pdf

本实用新型公开了一种基坑工程渗透破坏模型试验装置。由模型槽、水位控制、水头测量、变形测量四个部分组成。它能够模拟基坑工程的渗流场、应力场和变形场，再现基坑工程的渗透破坏情况，克服了现有土体渗透破坏试验装置只能反映一维渗流的缺陷。通过调整填土性质，可以模拟管涌、流砂、突涌等典型基坑工程渗透破坏现象。通过调整挡板的插入深度和隔板开口情况，来模拟实际基坑工程围护结构插入深度以及围护结构存在裂缝或漏洞等因素引起渗透破坏。它适用于基坑工程渗流与渗透破坏的研究，为实际基坑工程的设计提供指导，也可以作为岩土工程与水利工程学科的教学与科研实验设备之用。

权利要求书
1、  一种基坑工程渗透破坏模型试验装置，其特征在于：在L型有机玻璃槽(1)下端的连通处安装能作上下移动的挡板(8)，L型有机玻璃槽(1)的长槽正、反面上部均刻有刻度，L型有机玻璃槽(1)的长、短槽正面均刻有变形观测网格(17)，L型有机玻璃槽(1)的长、短槽反面安装多个滤头(19)，每个滤头(19)经各自的连接软管(6)和卡套接头(6)从下端分别与带刻度玻璃管(3)连通，L型有机玻璃槽(1)的短槽内安装隔板(2)，安装隔板(2)外侧的短槽侧面下部开有排水孔(7)，L型有机玻璃槽(1)的长槽外侧面开有与水位控制装置(9)连通的孔。

2、  根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏模型试验装置，其特征在于：所述的水位控制装置(9)是在可调水箱支撑杆(12)上装有水箱，水箱通过进水软管(11)与L型有机玻璃槽(1)的长槽外侧面孔连通。

3、  根据权利要求1所述的一种基坑工程渗透破坏模型试验装置，其特征在于：所述的能作上下移动的挡板(8)有多块可调换，每块挡板(8)下端开有不同大小、不同形状的孔。

说明书基坑工程渗透破坏模型试验装置
技术领域
本实用新型涉及试验装置，尤其是涉及一种基坑工程渗透破坏模型试验装置。
背景技术
在高地下水位砂土、粉土地区，地下水的渗流作用会对基坑工程施工安全产生很大的影响，在松散的砂土地基中容易产生管涌破坏险情，密实砂土与粉土地基中容易产生流砂流土破坏险情，在粘性土中会产生突涌破坏险情。这些险情均会对人民生命与财产安全带来严重的影响，随着地下空间的开发利用的蓬勃发展，这类工程事故屡见不鲜，基坑工程的渗流以及渗透破坏问题已经引起了人们极大的重视。以往的渗流与渗透破坏装置多为一维渗流试验装置，这些装置一方面只能进行土体渗透系数测试试验，或进行一维均匀渗流条件下的临界水力梯度测试试验，难以再现基坑工程非均匀渗流与渗透破坏现象，更难以满足基坑工程渗透破坏研究的要求。
发明内容
为了克服了现有土体渗透破坏试验装置只能反映一维渗流的缺陷。本实用新型的目的在于提供一种基坑工程渗透破坏模型试验装置。能够模拟和测试基坑工程的渗流场、应力场和变形场，再现基坑工程的渗透破坏情况。
本实用新型采用的技术方案是：
在L型有机玻璃槽下端的连通处安装能作上下移动的挡板，L型有机玻璃槽的长槽正、反面上部均刻有刻度，L型有机玻璃槽的长、短槽正面均刻有变形观测网格，L型有机玻璃槽的长、短槽反面安装多个滤头，每个滤头经各自的连接软管和卡套接头从下端分别与带刻度玻璃管连通，L型有机玻璃槽的短槽内安装隔板，安装隔板外侧的短槽侧面下部开有排水孔，L型有机玻璃槽的长槽外侧面开有与水位控制装置连通的孔。
所述的水位控制装置是在可调水箱支撑杆上装有水箱，水箱通过进水软管与L型有机玻璃槽的长槽外侧面孔连通。
所述的能作上下移动的挡板有多块可调换，每块挡板下端开有不同大小、不同形状的孔，用来模拟基坑工程围护结构插入深度以及渗漏。
本实用新型具有的有益效果是：
能够模拟基坑工程的渗流场、应力场和变形场，再现基坑工程的渗透破坏情况，克服了现有土体渗透破坏试验装置只能反映一维渗流的缺陷。通过调整填土性质，可以模拟管涌、流砂、突涌等典型基坑工程渗透破坏现象。通过调整挡板的插入深度和隔板开口情况，来模拟实际基坑工程围护结构插入深度以及围护结构存在裂缝或漏洞等因素引起渗透破坏。它适用于基坑工程渗流与渗透破坏的研究，为实际基坑工程的设计提供指导，也可以作为岩土工程与水利工程学科的教学与科研实验设备之用。
附图说明
图1是基坑渗透破坏模型试验装置图。
图2是砂土试验模型示意图。
图3是砂土试验模型表面位移量测量装置示意图。
图4是水头测量装置示意图。
图中：1、L型有机玻璃槽，2、隔板，3、带刻度玻璃管，4、面板，5、卡套接头，6、连接软管，7、排水孔，8、挡板，9、水位控制装置，10、进水浮球阀，11、进水软管，12、可调水箱支撑杆，13、紧固螺栓，14、砂土模型，15、百分表，16、玻璃板，17、变形观测网格，18、水位刻度线，19、滤头。
具体实施方式
如图1、图2、图4所示，本实用新型在L型有机玻璃槽1下端的连通处安装能作上下移动的挡板8，L型有机玻璃槽1的长槽正、反面上部均刻有刻度，L型有机玻璃槽1的长、短槽正面均刻有变形观测网格17，L型有机玻璃槽1的长、短槽反面安装多个滤头19，每个滤头19经各自的连接软管6和卡套接头5从下端分别与带刻度玻璃管3连通，带刻度玻璃管3固定在面板4上，L型有机玻璃槽1的短槽内安装隔板2，安装隔板2外侧的短槽侧面下部开有排水孔7，L型有机玻璃槽1的长槽外侧面开有与水位控制装置9连通的孔。
所述的水位控制装置9是在可调水箱支撑杆12上装有水箱，水箱通过进水软管11与L型有机玻璃槽1的长槽外侧面孔连通，水箱内装有进水浮球阀10，可调水箱支撑杆12作上下调整后用紧固螺栓13锁紧。有机玻璃槽1的长槽上刻有水位刻度线18。
所述的能作上下移动的挡板8有多块可调换，每块挡板8下端开有不同大小、不同形状的孔，用来模拟基坑工程围护结构插入深度以及渗漏。
作为试验装置的主体，L型有机玻璃槽1需要能够在土压力与水压力的作用下不产生较大变形，以产生平面应变问题，因此需要针对模型尺寸来确定有机玻璃槽的厚度。有机玻璃片之间应较好粘结，以避免在水土压力的作用下玻璃板与玻璃板之间容易产生裂缝，将对渗流场产生很大的影响而导致试验失败。试验过程中需要知道土体内部的渗流场，要能够准确地测试出各点的水头，因此水头测量装置的制作有严格要求，首先是滤头2，如果滤头的过滤效果不理想，土颗粒容易随着水流流失；玻璃管4是用来量测水头的，应消除毛细现象的影响。挡板8能够上下滑动，同时可以预开不同形状与大小的缺口，反映围护结构插入深度以及渗漏等因素的影响，模拟真实的二维、三维渗流与渗透破坏问题。
本实用新型的工作原理如下：
如图2、图3、图4所示，首先在L型有机玻璃槽1中填筑一定高度、一定孔隙比的某一种或几种土性的土体，通过水位控制装置9向高槽内注入适量清水，当土体充分浸水后通过由滤头19、软管6、带刻度玻璃管3、卡套接头5组成的水头测量装置排气饱和，再由水位控制装置9向高槽内施加一定高度的水头，模拟基坑工程坑内外水头差的作用，在水头差的作用下，水流绕着挡板8从高槽区域流向低槽区域形成渗流场，越过隔板2再通过排水孔7排出。当玻璃管3中水头稳定后记录不同位置处各点水头情况，得到一定水头差情况下的渗流场；采用数码照相机记录下土体表面与刻度线17之间的相对位置，并记录百分表15(百分表15与砂土模型14间装有玻璃板16)的刻度，得到当前时刻土体变形情况，从而得到对应渗流场的位移场。提高水位控制装置9的水位，直至土体发生渗透破坏，记录下渗透破坏时的水头差、渗流场、变形场以及应力场。其中挡板8可上下滑动，同时可以预开不同大小、形状的缺口，来模拟基坑工程围护结构插入深度以及渗漏等情况。