The invention discloses a test device and a method for the failure of a foundation pit caused by the coupling effect of seepage field and vibration field. The test device comprises a foundation pit simulation system, a supporting simulation system, a water supply and drainage pipeline simulation system, a loading system and an electrical impedance imaging system, a foundation pit simulation system, a road surface adjacent to the foundation pit, and a support. The simulation system simulates the different supporting structures of foundation pit, the water supply and drainage pipeline simulation system simulates the leakage of water supply and drainage pipeline in soil and the pressure or non-pressure of pipeline, the loading system simulates the vehicle vibration load, the electrical impedance imaging system records the three-dimensional scene in soil, and analyzes the mechanism of void evolution in soil. The device simulates the seepage of water supply and drainage pipeline in soil and the pressure or non-pressure of the pipeline through the water supply and drainage pipeline simulation system, simulates the vehicle vibration load through the loading system, and simulates the effect of the coupling of seepage field and vibration field on the failure of foundation pit through the combination of the two.
【技术实现步骤摘要】
渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置及方法
本专利技术涉及涉及岩土工程领域,尤其是涉及渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置及方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展,城市用地愈发紧张,加快城市地下空间的开发已势不可挡。在密集的城市空间中,基坑工程常常紧邻交通要道,川流不息的车辆产生的振动会对基坑稳定性产生影响;基坑周边也多存在繁杂的市政管线,由于施工不当等原因,会造成给排水管道破裂漏水,从而诱发地表下隐伏土洞的产生,同时导致土体强度大幅降低,对基坑稳定性及周边环境产生巨大影响,我国已出现多个因此类原因而失稳破坏的基坑事故。可见,研究车辆振动荷载与给排水管道漏水联合作用下,隐伏土洞发展规律及其引起的基坑土体变形机制与基坑破坏机理具有重要意义。基坑开挖引起了基坑周边地下给排水管道地基的不均匀沉降,或野蛮施工直接破坏了地下给排水管道,导致管道破裂漏水。管道周边土体被渗漏水浸泡,土体强度下降。渗漏水在土体中渗流,带动土体颗粒迁移。土体强度下降和土体颗粒迁移诱致地下隐伏土洞的产生。地表道路上的车辆动荷载,引起地下土体振动,加剧了土洞的扩大,从而引起了基坑和周边环境的破坏。现有试验装置多研究的是土洞对路面塌陷的影响,尚未有试验装置可研究管道渗漏引起的隐伏土洞对基坑稳定性的影响;管道渗漏诱致土洞的产生,车辆动荷载会加剧土洞的发展,尚未有试验装置能够考虑振动场和渗漏场耦合作用。因而研制模拟渗流场和振动场耦合作用下隐伏土洞发展及其诱致基坑破坏的试验装置尤为迫切和重要。
技术实现思路
本专利技术提供了渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置及方法,其克服了背景 ...
【技术保护点】
1.渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:它包括:基坑模拟系统、支护模拟系统、给排水管道模拟系统、加载系统和电阻抗成像系统,基坑模拟系统模拟基坑以及临近基坑的道路路面,支护模拟系统模拟不同基坑支护结构,给排水管道模拟系统模拟土体中给排水管道的渗漏以及管道有压或无压,加载系统模拟车辆振动荷载,电阻抗成像系统记录土体内部三维景象、分析土体内空洞演变机理。
【技术特征摘要】
1.渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:它包括:基坑模拟系统、支护模拟系统、给排水管道模拟系统、加载系统和电阻抗成像系统,基坑模拟系统模拟基坑以及临近基坑的道路路面,支护模拟系统模拟不同基坑支护结构,给排水管道模拟系统模拟土体中给排水管道的渗漏以及管道有压或无压,加载系统模拟车辆振动荷载,电阻抗成像系统记录土体内部三维景象、分析土体内空洞演变机理。2.根据权利要求1所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:基坑模拟系统包括有机玻璃箱、试验土样和路面板,有机玻璃箱内一侧设置试验基坑以及位于试验基坑底部的试验土样,有机玻璃箱内另一侧为填满的试验土样,路面板覆盖于该侧的试验土样顶面。3.根据权利要求2所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:电阻抗成像系统包括电源、外部电流发生器、电脑、Arduino微控制器、多路复用器、数字采集设备和多个电极管,电脑通过Arduino微控制器控制多路复用器,多路复用器连接多个电极管,数字采集设备连接电极管和电脑,电极管通过中空导电玻璃管插入至路面板下方的试验土样内,外部电流发生器对其中一电极管施加电流场,数字采集设备采集其他电极管产生的电压信号并输送至电脑,电脑通过反演算法获得断层图像。4.根据权利要求2所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:路面板包括上下贴合布置的第一层板和第二层板,第一层板为混凝土板或沥青混凝土板,第二层板为碎石层。5.根据权利要求2所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:给排水管道模拟系统包括水泵、增压泵、管道压力传感器、流量计、硅胶管、PVC管和储液箱,硅胶管两端分别与水泵和增压泵相连接,增压泵与PVC管进水端相连接,PVC管穿过有机玻璃箱之路面板下方的试验土样且其出水端与储液箱相连接,流量计安装在PVC管之进水端处,管道压力传感器安装在PVC管进水端和出水端,且PVC管开设有形状、大小、数量均不同的漏水孔,漏水孔位于路面板下方的试验土样内。6.根据权利要求2所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:加载系统包括加载架、对路面板进行加载的加载锤、为加载锤提供动力的伺服压力机和用于设置最大荷载值、加载速度、加载频率以控制伺服压力机驱动加载锤加载出三角波形动荷载的数控机床控制器,伺服压力机安装在加载架,加载锤轴向活动装接在加载架且传动连接伺服压力机,加载锤之底面与路面板相对应。7.根据权利要求6所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:加载锤个数设为三个且并排布置,三个加载锤之底面与路面板相重合,伺服压力机个数设为三个且与三个加载锤一一对应连接。8.根据权利要求2所述的渗流场和振动场耦合作用导致基坑破坏的试验装置,其特征在于:还包括粒子图像测试系统,它包括四台数码相机和计算机,四台数码相机分别布置在有机玻璃箱四周面之正前方,有机玻璃箱四周面均贴有透明的均匀布置有黑色圆点的玻璃纸,数码相机拍摄图片并通过计算机记录图片上各个像素点移动的像素位并结合玻璃纸的黑色...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈星欣,房敏安,郭力群,蔡奇鹏,
申请(专利权)人:华侨大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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