專利名稱:明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，涉及基礎(chǔ)施工技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括工況模擬框架、建筑物模擬系統(tǒng)、綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，工況模擬框架包括結(jié)構(gòu)框架和試驗(yàn)臺(tái)底座；建筑物模擬系統(tǒng)為兩組分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座上，每組建筑物模擬系統(tǒng)包括模擬巖土體、水槽、升降水箱、預(yù)制樁基礎(chǔ)、荷載，升降水箱與水槽連通，水槽與模擬巖土體連通，預(yù)制樁基礎(chǔ)伸入到模擬巖土體內(nèi)，荷載置于預(yù)制樁基礎(chǔ)之上；綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括預(yù)埋在模擬巖土體內(nèi)的位移感應(yīng)頭及與其相連的綜合監(jiān)測(cè)分析終端。利用本實(shí)用新型可進(jìn)行多組不同參數(shù)的實(shí)時(shí)對(duì)比分析，大大提高試驗(yàn)效率，使試驗(yàn)結(jié)果更具普遍代表性，為基坑開挖的科學(xué)研究和技術(shù)提供有益借鑒。
【專利說明】
明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及基礎(chǔ)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大中型城市日益擁堵的交通現(xiàn)狀逐漸加重，地鐵的修建已成為帶動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，緩解交通壓力，拉動(dòng)商業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要交通樞紐。
[0003]地鐵的施工分明挖與暗挖之分，暗挖法修建地鐵耗資較大、施工難度高，精度控制困難，相比之下，明挖法的優(yōu)勢(shì)便得以凸顯，施工便捷，安全系數(shù)高，耗資相對(duì)較小，但隨之而來的，明挖修建地鐵勢(shì)必開挖路面影響地面交通通暢、影響地面建筑穩(wěn)定。因此，研究明挖地鐵車站鄰近既有建筑粧基礎(chǔ)的影響具有重要的意義。
[0004]傳統(tǒng)的地鐵車站試驗(yàn)研究形式較為單一，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)難度較高，試驗(yàn)流程較為復(fù)雜，并無法做到多種工況的實(shí)時(shí)對(duì)比分析，這為地鐵基坑穩(wěn)定性研究帶來較大阻礙，無法得到綜合全面的普遍結(jié)論。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，拼裝式結(jié)構(gòu)，具有對(duì)比分析功能，監(jiān)測(cè)手段先進(jìn)，并具備多種工況同時(shí)進(jìn)行的功能，可進(jìn)行多組試驗(yàn)不同參數(shù)的實(shí)時(shí)對(duì)比性分析，大大提高了試驗(yàn)效率和精度，使試驗(yàn)結(jié)果更具普遍代表性，為地鐵基坑開挖的科學(xué)研究和技術(shù)提供有益借鑒和指導(dǎo)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，包括工況模擬框架、建筑物模擬系統(tǒng)、綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，工況模擬框架包括結(jié)構(gòu)框架和試驗(yàn)臺(tái)底座，結(jié)構(gòu)框架環(huán)繞在試驗(yàn)臺(tái)底座的四周；建筑物模擬系統(tǒng)為兩組，兩組分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座上，每組建筑物模擬系統(tǒng)包括模擬巖土體、水槽、升降水箱、預(yù)制粧基礎(chǔ)、荷載，模擬巖土體置于試驗(yàn)臺(tái)底座上，升降水箱與水槽連通，水槽與模擬巖土體連通，預(yù)制粧基礎(chǔ)伸入到模擬巖土體內(nèi)，荷載置于預(yù)制粧基礎(chǔ)之上;所述綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括位移感應(yīng)頭和綜合監(jiān)測(cè)分析終端，位移感應(yīng)頭預(yù)埋在模擬巖土體內(nèi)，通過預(yù)埋的接線與綜合監(jiān)測(cè)分析終端相連。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述兩組建筑物模擬系統(tǒng)鏡像分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座上。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案，兩組建筑物模擬系統(tǒng)中的水槽相鄰，兩水槽之間留有放置綜合監(jiān)測(cè)分析終端的空間，升降水箱沿水槽外壁的軌道升降，升降水箱的底部設(shè)有與水槽底部連通的水管。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案，在試驗(yàn)臺(tái)底座和模擬巖土體之間設(shè)有基底夾層，所述的接線通過轉(zhuǎn)折滾輪使接線水平轉(zhuǎn)豎直走向或豎直轉(zhuǎn)水平走向，其中，沿試驗(yàn)臺(tái)底座布設(shè)的水平走向的接線設(shè)置在基底夾層內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案，水槽與模擬巖土體相貼的一側(cè)設(shè)有若干透水孔。[0011 ]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0012]I)操作便捷，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以對(duì)既有建筑的基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，并可通過調(diào)整水箱來控制水位標(biāo)高，進(jìn)行地下水位模擬；
[0013]2)建筑物模擬系統(tǒng)用于模擬既有建筑物的基礎(chǔ)與上部主體結(jié)構(gòu)，通過改變加載可以進(jìn)行不同荷載模式、不同地下水位下的基坑開挖影響既有建筑基礎(chǔ)對(duì)比試驗(yàn)；
[0014]3)綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)可以綜合分析地鐵基坑開挖對(duì)既有建筑基礎(chǔ)的水平、豎向位移等參數(shù)的影響，并可進(jìn)行多組試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的對(duì)比數(shù)據(jù)分析，高效便捷，得出普遍結(jié)論，具有一定代表性與借鑒價(jià)值，為施工提供理論參考。
【附圖說明】

[0015]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的剖切結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:1、結(jié)構(gòu)框架;2、基底夾層;3、試驗(yàn)臺(tái)底座;4、模擬巖土體;5、預(yù)制粧基礎(chǔ);6、荷載;7、位移感應(yīng)頭;8、接線;9、轉(zhuǎn)折滾輪;1、綜合監(jiān)測(cè)分析終端;11、升降水箱;12、水槽。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括工況模擬框架、建筑物模擬系統(tǒng)、綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，工況模擬框架包括結(jié)構(gòu)框架I和試驗(yàn)臺(tái)底座3，結(jié)構(gòu)框架I環(huán)繞在試驗(yàn)臺(tái)底座3的四周，形成四周密封的圍擋結(jié)構(gòu);建筑物模擬系統(tǒng)為兩組，兩組鏡像分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座3上，每組建筑物模擬系統(tǒng)包括模擬巖土體4、水槽12、升降水箱11、預(yù)制粧基礎(chǔ)5、荷載6，模擬巖土體4置于試驗(yàn)臺(tái)底座3上，升降水箱11與水槽12連通，水槽12與模擬巖土體4相貼的一側(cè)設(shè)有若干透水孔，水槽12與模擬巖土體4連通，預(yù)制粧基礎(chǔ)5伸入到模擬巖土體4內(nèi)，荷載6置于預(yù)制粧基礎(chǔ)5之上;綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括位移感應(yīng)頭7和綜合監(jiān)測(cè)分析終端10，位移感應(yīng)頭7預(yù)埋在模擬巖土體4內(nèi)，通過預(yù)埋的接線8與綜合監(jiān)測(cè)分析終端10相連。兩組建筑物模擬系統(tǒng)中的水槽12相鄰，兩水槽12之間留有放置綜合監(jiān)測(cè)分析終端10的空間，升降水箱11沿水槽12外壁的軌道升降，升降水箱11的底部設(shè)有與水槽12底部連通的水管。
[0019]其中，工況模擬框架用于模擬原位地面地質(zhì)環(huán)境;建筑物模擬系統(tǒng)用于模擬既有建筑物的基礎(chǔ)與上部主體結(jié)構(gòu)，通過改變加載可以進(jìn)行不同荷載模式下的試驗(yàn)?zāi)M;綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)可以綜合分析地鐵基坑開挖對(duì)既有建筑基礎(chǔ)的水平、豎向位移等參數(shù)的影響，并可進(jìn)行多組試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的對(duì)比數(shù)據(jù)分析，高效便捷。
[0020]工況模擬框架由結(jié)構(gòu)框架、升降水箱、模擬巖土體、基底夾層等部分組成，自由結(jié)構(gòu)框架用于保證模擬巖土體、升降水箱與其他試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，模擬巖土體為根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖土參數(shù)經(jīng)過相似配比后研制的試驗(yàn)材料組成，最大程度模擬現(xiàn)場(chǎng)工況，升降水箱與水槽底部相連，可以通過升降水箱位置調(diào)整水槽內(nèi)的水位，進(jìn)而模擬地下水位;基底夾層為巖土體下方自由空間，用于監(jiān)測(cè)接線的底部牽引。
[0021 ]建筑物模擬系統(tǒng)由預(yù)制粧基礎(chǔ)、荷載等組成，預(yù)制粧基礎(chǔ)用于模擬既有建筑物粧基，荷載用于模擬地上建筑主體結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整荷載重量進(jìn)而模擬不同荷載模式下的試驗(yàn)。
[0022]綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)由高精度位移感應(yīng)頭、水平接線、豎直接線、轉(zhuǎn)折滾輪與綜合監(jiān)測(cè)分析終端等裝置組成，位移感應(yīng)頭、水平接線與轉(zhuǎn)折滾輪組成定滑輪體系，將基坑開挖造成的水平與豎向位移傳遞至監(jiān)測(cè)分析終端，將位移參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)整合對(duì)比，得出試驗(yàn)結(jié)論，具有一定代表性與普遍性。
[0023]本實(shí)用新型的操作方法，包括以下步驟:[〇〇24] A、配置與基坑相似材料的模擬巖土體4,構(gòu)建建筑物模擬系統(tǒng)，同時(shí)在模擬巖土體 4內(nèi)預(yù)埋位移感應(yīng)頭7、接線8,并將接線8引至綜合監(jiān)測(cè)分析終端10,同時(shí)將預(yù)制粧基礎(chǔ)5預(yù)埋至設(shè)計(jì)指定位置；[〇〇25] B、兩側(cè)的預(yù)制粧基礎(chǔ)5分別設(shè)置不同重量的荷載6,進(jìn)行模擬巖土體4的模擬開挖， 將兩組試驗(yàn)造成的既有基礎(chǔ)水平與豎向位移進(jìn)行綜合對(duì)比分析，完成不同荷載6模式下的對(duì)比模型試驗(yàn)；
[0026]C、重新填筑模擬巖土體4,使兩側(cè)荷載6的重量相同，調(diào)整一側(cè)水箱高度，控制地下水位，進(jìn)行基坑開挖并分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，完成相同建筑物在有水與無水狀態(tài)下的基礎(chǔ)位移對(duì)比試驗(yàn)；
[0027]D、設(shè)計(jì)兩側(cè)荷載6與兩側(cè)升降水箱11的高差，進(jìn)行不同荷載工況、不同地下水位標(biāo)高情況下的基坑開挖位移監(jiān)測(cè)正交試驗(yàn)，通過綜合監(jiān)測(cè)分析終端10的對(duì)比分析。
[0028]本實(shí)用新型中的工況模擬框架用于模擬原位地面地質(zhì)環(huán)境;建筑物模擬系統(tǒng)用于模擬既有建筑物的基礎(chǔ)與上部主體結(jié)構(gòu)，通過改變加載可以進(jìn)行不同荷載模式下的試驗(yàn)?zāi)M;綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)可以綜合分析地鐵基坑開挖對(duì)既有建筑基礎(chǔ)的水平、豎向位移等參數(shù)的影響，并可進(jìn)行多組試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的對(duì)比數(shù)據(jù)分析，高效便捷，得出普遍結(jié)論，具有一定代表性與借鑒價(jià)值，為施工提供理論參考。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括工況模擬框架、建筑物模擬系統(tǒng)、綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，工況模擬框架包括結(jié)構(gòu)框架(I)和試驗(yàn)臺(tái)底座(3)，結(jié)構(gòu)框架(I)環(huán)繞在試驗(yàn)臺(tái)底座(3)的四周；建筑物模擬系統(tǒng)為兩組，兩組分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座(3 )上，每組建筑物模擬系統(tǒng)包括模擬巖土體(4)、水槽(12 )、升降水箱(11)、預(yù)制粧基礎(chǔ)(5)、荷載(6)，模擬巖土體(4)置于試驗(yàn)臺(tái)底座(3)上，升降水箱(11)與水槽(12)連通，水槽(12)與模擬巖土體(4)連通，預(yù)制粧基礎(chǔ)(5)伸入到模擬巖土體(4)內(nèi)，荷載(6)置于預(yù)制粧基礎(chǔ)(5)之上;所述綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括位移感應(yīng)頭(7)和綜合監(jiān)測(cè)分析終端(10)，位移感應(yīng)頭(7)預(yù)埋在模擬巖土體(4)內(nèi)，通過預(yù)埋的接線(8)與綜合監(jiān)測(cè)分析終端(10)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述兩組建筑物模擬系統(tǒng)鏡像分設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)底座(3)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，兩組建筑物模擬系統(tǒng)中的水槽(12)相鄰，兩水槽(12)之間留有放置綜合監(jiān)測(cè)分析終端(10)的空間，升降水箱(11)沿水槽(12)外壁的軌道升降，升降水箱(11)的底部設(shè)有與水槽(12)底部連通的水管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，在試驗(yàn)臺(tái)底座(3)和模擬巖土體(4)之間設(shè)有基底夾層(2)，所述的接線(8)通過轉(zhuǎn)折滾輪(9)使接線(8)水平轉(zhuǎn)豎直走向或豎直轉(zhuǎn)水平走向，其中，沿試驗(yàn)臺(tái)底座(3)布設(shè)的水平走向的接線(8)設(shè)置在基底夾層(2)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明挖基坑對(duì)鄰近建筑基礎(chǔ)影響的模型試驗(yàn)裝置，其特征在于，水槽(12)與模擬巖土體(4)相貼的一側(cè)設(shè)有若干透水孔。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK205712226SQ201620377249
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】杜彥良, 張騫, 趙維剛, 王景春, 高陽, 李劍芝
【申請(qǐng)人】石家莊鐵道大學(xué)