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一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法


技术摘要:
本发明公开了一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置,包括模型箱,所述模型箱的两侧侧壁均设有支架,其中一个所述支架的侧壁转动连接有转杆,所述转杆贯穿另一个所述支架并固定连接有把手,所述模型箱中设有试验土体,所述试验土体的侧壁设有边坡防护网,所述边坡  全部
背景技术:
近年来,城市建设快速发展,深基坑工程日趋增多,基坑工程面临深度深、平面规 模大、周围环境复杂的新趋势。特别是在滨海、沿江地区的深基坑工程更是面临地下水丰 富,施工环境复杂以及施工难度大等挑战。为了解决地下水对基坑开挖的影响,基坑施工中 常采用各种降水设施对基坑地下水进行强降水以保证基坑在无水状态下进行施工开挖,而 当强降雨、人工湖下渗对地表水进行补给时,地表水在土层中会存在横向径流的作用,此时 地表水距离基坑支护结构较近时,地表水的渗透作用会对基坑围护壁产生一定的影响。地 表水径流渗透作用引起的基坑变形和失稳问题在深基坑设计和施工中不断地被高度关注 和重视。采用室内土工模型试验的方法模拟基坑开挖,在岩土工程领域得到了广泛的应用, 但就如何通过基坑模型试验客观准确地模拟地表水径流渗透作用对基坑开挖过程中支护 结构的变形影响及地表水渗透的影响范围仍是迫切需要解决的问题。 现有技术中,虽然能够利用模型箱来模拟现实中基坑的具体状况,但是模型箱一 般放在室内,这样自然界太阳的照射角度和光照强度等对基坑模型的影响较小,而且自然 界中的降水对基坑模型的影响更是不方便观测,为此,我们提出一种基于地表水渗透的基 坑开挖模型试验装置及使用方法来解决上述问题。
技术实现要素:
本发明的目的是为了解决现有技术中模型箱受到太阳的照射和降水的影响不方 便直接观测的问题,而提出的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置及使用方法。 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案: 一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置,包括模型箱,所述模型箱的两侧侧壁 均设有支架,其中一个所述支架的侧壁转动连接有转杆,所述转杆贯穿另一个所述支架并 固定连接有把手,所述模型箱中设有试验土体,所述试验土体的侧壁设有边坡防护网,所述 边坡防护网的侧壁通过销轴与试验土体的上端侧壁连接,所述模型箱的侧壁设有水箱,所 述水箱的侧壁设有进水管,所述水箱的上端侧壁设有水泵,所述水泵的抽水口密封连接有 抽水管,所述抽水管贯穿水箱的侧壁并延伸至水箱的底部,所述水泵的出水口密封连接有 导流管,所述导流管上设有手动阀门,所述导流管上设有流量计,所述导流管远离水泵的一 端设有软管,所述转杆的上端侧壁固定连接有分流器,所述软管远离导流管的一端与分流 器密封连接,所述分离器的上端侧壁密封连接有多个雾化喷嘴,所述转杆的下端侧壁固定 连接有两个固定板,两个所述固定板之间固定连接有滑杆,所述滑杆上滑动套设有滑套,所 述滑套的内壁与滑杆的侧壁相抵,所述滑套的下端侧壁固定连接有安装座,所述安装座的 下端侧壁连接有多个照明灯。 4 CN 111549834 A 说 明 书 2/4 页 优选的,靠近把手的所述转杆上固定套设有凸轮,靠近凸轮的所述支架的上端侧 壁固定连接有安装架,所述安装架的上端侧壁竖直设有活动杆,所述活动杆贯穿安装架并 固定连接有与凸轮匹配的卡槽,所述卡槽的下端侧壁设有倒角,所述卡槽的上端侧壁通过 复位弹簧与安装架的下端侧壁卡接连接,所述复位弹簧套设于活动杆上,所述活动杆的上 端侧壁螺纹连接有挡板。 优选的,所述滑套的侧壁设有转扭,所述转扭的侧壁固定连接有螺纹杆,所述滑套 的侧壁开设有螺纹孔,所述螺纹杆与螺纹孔螺纹连接并与滑杆的侧壁相抵,所述转扭的侧 壁开设有多个缺口。 优选的,靠近转把的所述支架的侧壁固定连接有轴承,所述转杆贯穿轴承并与轴 承的内壁固定连接。 优选的,所述雾化喷嘴和所述边坡防护网的材质均为不锈钢,且边坡防护网的侧 壁设有多个防滑纹。 一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的使用方法,根据基坑的环境变 化,调节模型试验装置的环境模拟量,以满足试验需求; S1、在需要对基坑模仿光照变量时,根据基坑受到的光照强度,可以选择性地打开一 个、两个或者多个照明灯,这样能够模仿太阳在晴天和阴天下对基坑的照射效果,并且根据 太阳升起的位置,手动移动滑套,从而使滑套带动安装座和照明灯移动,滑套和滑杆相抵, 从而保证在摩擦力的作用下,没有外力作用时,滑套不会沿着滑杆移动,这样安装座和照明 灯也不会移动,从而准确模拟太阳沿着基坑移动,对基坑照射角度的变化; S2、在需要对基坑模仿雨水变量时,先转动转把,使分流器和雾化喷嘴靠近模型箱,而 转把转动时带动转杆转动,转杆带动凸轮转动,凸轮凸出的一端与卡槽分离,直到凸轮转动 180°之后,凸轮另外凸出的一端与卡槽卡合在一起,并且卡槽抵住复位弹簧,在复位弹簧的 反弹力作用下,使得卡槽与凸轮能够稳定地卡在一起,完成转杆的角度的转变,并且保证转 向之后的转杆的稳定; S3、利用水泵抽取水箱中的水,水经过导流管和软管进入分流器中,并且沿着分流器从 多个雾化喷嘴喷出,这样能够模仿自然界的降雨,并且准确地观察出降雨对基坑的影响; S4、根据自然界降雨量的多少和下雨的大小,手动调节手动阀门,这样能够调节导流管 中的水流量大小,并通过流量计测量出来导流管中的水流量大小,从而准确模仿自然界的 下雨情况,保证测量降水对基坑影响的准确度。 与现有技术相比,本发明的有益效果是: 1、利用转杆的转动,使雾化喷嘴或者照明灯靠近模型箱,这样能够准确地模拟出光照、 降水等自然界的变量,从而使得模型箱在基坑挖坑时测得的结果与现实相比更加准确; 2、通过多个照明灯能够分别模仿不同的光照强度,而且通过滑套在滑杆上滑动,模仿 太阳的不同位置和不同的光照角度,提高的模仿的准确度,进而提升测量结果的准确度; 3、通过手动阀门调节导流管中水流的大小,并且通过流量计准确地显示出来,这样能 够准确地得出不同降雨量对基坑的影响,从而保证测量结果的准确度。 附图说明 图1为本发明提出的一种基于地表水渗透的基坑开挖模型试验装置的结构示意 5 CN 111549834 A 说 明 书 3/4 页 图; 图2为图1中A处的结构示意图; 图3为图1中B处的结构示意图; 图4为滑套与滑杆的连接结构示意图; 图5为凸轮与卡槽的连接结构示意图。 图中:1模型箱、2支架、3转杆、4把手、5试验土体、6边坡防护网、7水箱、8进水管、9 抽水管、10水泵、11导流管、12手动阀门、13流量计、14软管、15分流器、16雾化喷嘴、17固定 板、18滑杆、19滑套、20安装座、21照明灯、22凸轮、23安装架、24活动杆、25卡槽、26挡板、27 复位弹簧、29转扭、30螺纹杆。
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