基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置及方法，包括模型箱；设置于模型箱内大底盘单塔楼模型；圆筒形的地下连续墙模型；设置于所述地下连续墙模型内侧壁依次连接的多层基坑环状支撑模型；设置于所述地下连续墙模型内部的基坑开挖施工模拟装置，包含多个填满砂土的塑料囊；多个位移计；多个千分表和多个应变计，本发明专利技术可用于模拟基坑开挖对基坑周围土体的影响效应；基坑可真实反映实际工程中土体初始应力不对称、土质不均匀、基坑周围环境复杂等情况。本发明专利技术可以实现基坑开挖对基坑周围土体的影响效应的施工行为模拟，准确测量基坑周围地层纵向沉降值以及邻近大底盘单塔楼变形量并进行分析。

【技术实现步骤摘要】
基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置及方法
本专利技术涉及一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置及方法。
技术介绍
随着社会生产的发展，越来越多的基坑开挖需要在市区或者居民区周围进行。尤其在我国上海，因其特有的历史成因，其地质主要以粘性土和砂、粉性土为主，且软粘性土分布较为广泛。具有高含水量、大孔隙比、低强度、高压缩性、低渗透性等特点，在附加荷载作用下易产生软土地基变形。在此情况下，基坑开挖将给周围建筑带来更大的影响。因此有必要针对基坑开挖对大底盘单塔楼的变形影响效应做更加深入的研究。国内外相关学者针对基坑开挖对大底盘单塔楼的变形影响效应的研究方法主要是理论分析法、数值模拟法以及现场监测法。理论分析法是利用弹性理论，通过假定对研究模型进行简化，但在一定程度上不能准确考虑基坑开挖与单塔楼沉降的复杂关系，并且计算量大；数值模拟方法一般需要借助大型商用软件，数值模型的建立较为复杂且计算耗时。此外，由于土工测试仪器设备的限制很难获得精确的土体物理力学参数，而土体参数的变化对数值模拟结果影响很大，因此容易造成计算结果的偏差。现场监测方法是获取基坑开挖时周围土体变形的手段之一，但是受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差，同时现场监测需要投入一定量的人力物力，现场预埋测试元件非常容易在施工中受到破坏，从而延误监测乃至得到错误监测信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置及方法，能够解决现有的基坑开挖对大底盘单塔楼变形影响效应的研究方法存在复杂且计算耗时或计算结果偏差较大的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，包括：模型箱，所述模型箱包括底壁和与所述底壁连接的四个侧壁，所述模型箱的顶面设为开口；设置于所述模型箱内左侧的大底盘单塔楼模型，所述大底盘单塔楼模型包括大底板、设置于所述大底板上的大底盘地下室结构和与所述地下室结构连接的单塔楼的地上结构；圆筒形的地下连续墙模型，所述地下连续墙模型设置于所述模型箱内大底盘单塔楼模型的右侧；设置于所述地下连续墙模型内侧壁依次连接的多层基坑环状支撑模型；固定于所述地下连续墙模型底部的基坑底板模型；设置于所述地下连续墙模型内部的基坑开挖施工模拟装置，包含多个填满砂土的塑料囊；多个位移计，每个位移计通过固定在土体的上表面或者土体内部；多个千分表，每个千分表固定在所述大底盘单塔楼模型的地上结构上；多个应变计，每个应变计固定在所述大底盘单塔楼模型的大底板的底部。进一步的，在上述装置中，所述大底盘单塔楼模型由铝合金材料制成。进一步的，在上述装置中，所述箱体和圆筒形的地下连续墙模型，分别由铝合金材料制成。进一步的，在上述装置中，还包括：设置于所述模型箱的顶面上的位移计支架，所述位移计支架上设置有开口和通孔，所述地上结构从所述位移计支架上的开口中伸出，每个位移计通过位移计支架上的通孔固定在地下室结构周围的土体的上表面或者土体内部。进一步的，在上述装置中，还包括：固定在所述位移计支架上的千分表支架，每个千分表支架通过所述千分表支架固定在大底盘单塔楼模型的地上结构的表面。进一步的，在上述装置中，所述模型箱的顶面四周的四个侧壁均设有固定所述位移计支架的锚孔。进一步的，在上述装置中，所述位移计支架使每个位移计在水平方向被固定，并在竖直方向上可调。进一步的，在上述装置中，每个填满砂土的塑料囊为封闭式圆柱体砂土囊，每个封闭式圆柱体砂土囊沿在地下连续墙模型内纵向逐层分布进一步的，在上述装置中，每个基坑环状支撑模型包括上下两个圆环，上下两圆环由4根竖向弧条进行上下连接。根据本专利技术的另一面，提供一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟方法，采用上述基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，所述方法包括：先向模型箱内填入淤泥质粘土，当土体厚度填至100mm，按既定位置放入地下连续墙模型，并用水准尺控制使所述地下连续墙模型的底面与土层保持水平；将包含4层塑料囊的基坑开挖施工模拟装置放入地下连续墙模型，使基坑开挖施工模拟装置的底面与地下连续墙模型的底面相平；继续向模型箱内填入淤泥质粘土，当土体厚度达到197mm时，按既定位置放入大底盘单塔楼模型；继续向模型箱内填入粉质粘土，至土体厚度达到200mm时，开始向模型箱内填入砂土，填土过程中随时测量校准所述地下连续墙模型与模型箱中轴线之间的位置关系，直至土体厚度达到300mm，即填土完成，此时所述地下连续墙模型的入土深度为200mm；首先取出所述地下连续墙模型内的第一层塑料囊，即完成右基坑第一阶段地基开挖模拟，记录位移计读数、千分表读数以及应变计读数，同时安装第一层基坑环状支撑模型；接着取出所述地下连续墙模型内的第二层塑料囊，即完成基坑第二阶段地基开挖模拟，记录位移计读数、千分表读数以及应变计读数，同时安装第二层基坑环状支撑模型；进而取出所述地下连续墙模型内的第三层塑料囊，即完成基坑第三阶段地基开挖模拟，记录位移计读数、千分表读数以及应变计读数，同时安装第三层基坑环状支撑模型；最后取出所述地下连续墙模型内的第四层塑料囊，即完成基坑第四阶段地基开挖模拟，记录位移计读数、千分表读数以及应变计读数，同时安装第三层基坑环状支撑模型及基坑底板模型，记录位移计读数、千分表读数以及应变计读数，最后得出周围地层的沉降情况以及邻近建筑物的变形受力情况。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显著优点：1、本试验测试装置可以手工制作，在相关科研中广泛性良好，试验测试方案具有较强扩展性，可以进一步应用到基坑群开挖对邻近大底盘单塔楼的变形影响研究中；2、本专利技术的基坑开挖施工模拟装置可以较好模拟基坑开挖过程中引起的周围地层及邻近大底盘单塔楼建筑物的变形情况，并可以较为准确测出施工扰动对周围环境的影响；3、本专利技术中通过控制基坑开挖施工模拟装置中各层砂土囊的不同取出顺序，可以实现不同施工顺序的基坑开挖模拟，在一次试验中获得一系列不同施工工况下的实验数据；4、本专利技术将模拟箱内的填土进行分层，可对不同工程实例中的地质情况还原模拟，具有很强的工程适用性；5、采用本套模拟测试装置进行基坑施工环境土工效应的试验研究，可为基坑工程现场施工提供良好的咨询与建议，对于制定基坑施工技术标准以及周围地层和邻近既有构筑物的安全保护措施提供一定的理论参考。附图说明图1是本专利技术一实施例的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置的示意图；图2是本专利技术一实施例的模型箱内的基坑环状支撑模型的俯视图；图3是本专利技术一实施例的的模型箱内基坑的基坑环状支撑模型侧视图；图4是本专利技术一实施例的模型箱内大底盘单塔楼建筑物侧视图；图5是本专利技术一实施例的位移计支架示意图；图6是本专利技术一实施例的大底盘单塔楼建筑物的大底板底部应变计布置示意图；图7是本专利技术一实施例的大底盘单塔楼的大底板底部桩布置示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，包括：模型箱，所述模型箱包括底壁和与所述底壁连接的四个侧壁，所述模型箱的顶面设为开口；设置于所述模型箱内左侧的大底盘单塔楼模型，所述大底盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，包括：模型箱，所述模型箱包括底壁和与所述底壁连接的四个侧壁，所述模型箱的顶面设为开口；设置于所述模型箱内左侧的大底盘单塔楼模型，所述大底盘单塔楼模型包括大底板、设置于所述大底板上的大底盘地下室结构和与所述地下室结构连接的单塔楼的地上结构；圆筒形的地下连续墙模型，所述地下连续墙模型设置于所述模型箱内大底盘单塔楼模型的右侧；设置于所述地下连续墙模型内侧壁依次连接的多层基坑环状支撑模型；固定于所述地下连续墙模型底部的基坑底板模型；设置于所述地下连续墙模型内部的基坑开挖施工模拟装置，包含多个填满砂土的塑料囊；多个位移计，每个位移计通过固定在土体的上表面或者土体内部；多个千分表，每个千分表固定在所述大底盘单塔楼模型的地上结构上；多个应变计，每个应变计固定在所述大底盘单塔楼模型的大底板的底部。

【技术特征摘要】
2018.06.19 CN 20181062920201.一种基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，包括：模型箱，所述模型箱包括底壁和与所述底壁连接的四个侧壁，所述模型箱的顶面设为开口；设置于所述模型箱内左侧的大底盘单塔楼模型，所述大底盘单塔楼模型包括大底板、设置于所述大底板上的大底盘地下室结构和与所述地下室结构连接的单塔楼的地上结构；圆筒形的地下连续墙模型，所述地下连续墙模型设置于所述模型箱内大底盘单塔楼模型的右侧；设置于所述地下连续墙模型内侧壁依次连接的多层基坑环状支撑模型；固定于所述地下连续墙模型底部的基坑底板模型；设置于所述地下连续墙模型内部的基坑开挖施工模拟装置，包含多个填满砂土的塑料囊；多个位移计，每个位移计通过固定在土体的上表面或者土体内部；多个千分表，每个千分表固定在所述大底盘单塔楼模型的地上结构上；多个应变计，每个应变计固定在所述大底盘单塔楼模型的大底板的底部。2.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，所述大底盘单塔楼模型由铝合金材料制成。3.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，所述箱体和圆筒形的地下连续墙模型，分别由铝合金材料制成。4.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，还包括：设置于所述模型箱的顶面上的位移计支架，所述位移计支架上设置有开口和通孔，所述地上结构从所述位移计支架上的开口中伸出，每个位移计通过位移计支架上的通孔固定在地下室结构周围的土体的上表面或者土体内部。5.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，还包括：固定在所述位移计支架上的千分表支架，每个千分表支架通过所述千分表支架固定在大底盘单塔楼模型的地上结构的表面。6.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，所述模型箱的顶面四周的四个侧壁均设有固定所述位移计支架的锚孔。7.如权利要求1所述的基坑开挖对大底盘多塔楼变形影响的室内模拟装置，其特征在于，所述位移计支架使...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海忠，
申请(专利权)人：上海市建工设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31