一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，包括钢筋混凝土试验池，该试验池中部竖向设有钢内筒，其下方设有第一盲沟，其外侧设有第二盲沟，两个盲沟均通过对应的排水管和水位管与试验池外部连通；该试验池的土体中，竖向间隔设置若干传感器布置平面，每个传感器布置平面中布置有若干渗压计和土压力计；钢内筒底部通过底板连接组件与浮力测试底板连接，浮力测试底板上设有若干压力传感器和位移传感器，钢内筒内的钢结构支架底部与压力传感器连接，顶部与顶部支撑结构连接。本发明专利技术还公开了对应安装及试验方法。本发明专利技术能够有效地模拟盲沟排水条件下地下车站水土作用以及底板与水的作用，为地铁地下车站结构的抗浮稳定设计提供理论依据。浮稳定设计提供理论依据。浮稳定设计提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置及方法


[0001]本专利技术属于地下车站抗浮
，具体涉及一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置及其施工方法和测试方法。

技术介绍

[0002]地铁地下车站埋深大，在地下水位埋深较浅的地区，受地下水压力的影响较大，地下结构的抗水压问题突出。泄水降压的方法，因其施工简单安全，造价相对较低，适应性强，在大埋深、地质条件复杂条件下的地铁车站中应用越来越多。
[0003]但该法下工程的抗浮设防水位尚未明确，缺少合理的方法计算不同地层的水压力。由于计算方法的不同，导致设计过程中出现两种不合理的状况。一方面，为偏于安全，设计者往往简单地按照最高抗浮设计水位，不考虑地下水压力的折减，按照阿基米德原理确定作用在地下结构物底板的浮力及侧墙的压力，从而过高地估算了地下结构物所受的荷载，增大了工程项目的投资；另一方面，在设计中因地下结构的浮力及压力计算值取值偏低，导致结构物的抗浮稳定不能满足要求，导致上部结构或围护结构破坏，给地铁车站的安全性埋下隐患。因此，研究盲沟泄水条件下地铁车站水压力的形成机理与计算方法具有重要意义，其中，准确测试和评价不同地层水压力性能是十分必要的关键问题。
[0004]为了获取地下车站所处地层的水压力参数，需观测不同压力水头、不同排水方式的影响情况，在此条件上定量分析不同地层水压力的变化，目前的室内外水压力测试试验中，还未见用于测试盲沟泄水条件下地层水压力的方法和设备。
[0005]综上，如需真实有效地计算盲沟泄水条件下地铁车站所受水压力的大小，得到精确的水压力作用关系与性能参数，针对工程实例和问题开发一种能测试其水压力力学参数的试验方法尤为重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置及方法，能够有效地模拟盲沟排水条件下地下车站水土作用以及底板与水的作用，为地铁地下车站结构的抗浮稳定设计提供理论依据。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，包括钢筋混凝土试验池；
[0008]所述钢筋混凝土试验池内从下至上填充有粘土层和砂土层，钢筋混凝土试验池内中部竖向设有钢内筒，所述钢内筒底部设于粘土层中；
[0009]所述钢筋混凝土试验池的土体中，竖向间隔设置传感器布置平面，每个传感器布置平面中布置有若干渗压计和土压力计；各传感器布置平面内，设有对应的水位管；
[0010]所述钢内筒下方设有第一盲沟，第一盲沟顶面设有钢丝网片，钢内筒底部边缘与钢丝网片固定；所述钢内筒外侧设有第二盲沟；所述第一盲沟和第二盲沟均通过对应的排水管和盲沟水位管与所述钢筋混凝土试验池外部连通；
[0011]所述钢内筒底部通过底板连接组件与浮力测试底板连接，两者连接处密封，且浮力测试底板可于底板连接组件内竖向限位移动；
[0012]所述浮力测试底板上设有若干压力传感器和位移传感器，其中压力传感器固定于其顶部，且压力传感器可通过压缩变形测量当前压力值，所述钢内筒内竖向设置的钢结构支架底部与所述压力传感器连接，顶部与顶部支撑结构连接，所述顶部支撑结构固定于所述钢筋混凝土试验池池壁顶面。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，每个传感器布置平面中设有若干渗压计测线和土压力计测线，所述渗压计测线和土压力计测线从试验池中心向边缘延伸，所述渗压计测线和土压力计测线上分别布置有若干渗压计和土压力计。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，每个传感器布置平面至少设有两条渗压计测线和两条土压力计测线。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，各水位管与钢筋混凝土试验池外壁上对应的水位标识牌连通，同时与所述第一盲沟和第二盲沟连接的盲沟水位管，另一端与钢筋混凝土试验池外壁上对应的水位标识牌连通，以通过读数直观读出对应的水位。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述水位管与渗压计和设于保护管中，保护管上设有若干小孔，渗压计和水位管端部通过土工布包裹，放置于保护管中，并采用砂石填满，同时保护管外部包裹有土工布。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述水位管与其中一个渗压计测线重合，所述水位管和该测线的渗压计设于同一保护管中；只布置渗压计的测线，所述渗压计设于单独的保护管中。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述钢内筒底部内侧竖向间隔设有第一钢板条和第二钢板条，所述第一钢板条和第二钢板条内侧设有钢环，所述浮力测试底板固定设于钢环之间；
[0019]所述钢环的环向槽内固定有限位销，且其一端位于第一钢板条和第二钢板条之间。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述钢环底面和第一钢板条底面设有柔性止水条，并通过螺栓组件将该柔性止水条与两者连接；同时所述钢环与第二钢板条顶面设有柔性止水条，并通过螺栓组件将该柔性止水条与两者连接。
[0021]按照本专利技术的第二个方面，提供一种所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置的施工方法，包括如下步骤：
[0022]在试验场地施工钢筋混凝土试验池；
[0023]基于地铁车站所处地层信息，将现场开挖的土体取回分层回填至钢筋混凝土试验池；
[0024]待粘土层填埋至设计标高后，在钢筋混凝土试验池内制作钢内筒底部的第一盲沟，且在该盲沟底部布置第一盲沟水位管和带阀门的第一排水管；
[0025]在第一盲沟顶面设置钢丝网片，钢丝网片作为钢内筒的安装底座，在准确定位的钢丝网片上安装钢内筒；
[0026]在钢内筒与钢筋混凝土试验池池壁之间继续装土，填土达到设计位置处，在钢内筒筒壁侧面布置第二盲沟，并在第二盲沟底部布置第二盲沟水位管和带阀门的第二排水
管；
[0027]与上述步骤同步地，填土过程中，在相应的设计位置处安装渗压计、土压力计以及水位管；
[0028]继续装填粘土层，并在粘土层上方装填砂土层和卵石层；
[0029]钢筋混凝土试验池填土达到设计标高后，在钢内筒内壁上安装底板连接组件和浮力测试底板，并在浮力测试底板上安装若干压力传感器和位移传感器；
[0030]吊装钢内筒中的钢结构支架，将其顶部和底部分别与顶部支撑结构和压力传感器连接。
[0031]按照本专利技术的第三个方面，提供一种所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置的测试方法，包括不同地层水压力测试方法和底板浮力测试方法；
[0032]所述不同地层水压力测试方法包括如下步骤：
[0033]先对钢筋混凝土试验池内土体进行饱和；
[0034]待水位管测试的水位变化与渗压计测试的水位基本相同，记录各测点水位管初始水位H0与渗压计初始读数M0，打开第一盲沟和/或第二盲沟处排水管阀门，每隔一定时间记录盲沟排水量Q、各测点水位管水位H与渗压计读数M，依此对盲沟泄水过程中，不同地层各个测点的总水头、压力水头和盲沟的流量和流速进行分析；
[0035]所述底板浮力测试方法包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，包括钢筋混凝土试验池(1)；所述钢筋混凝土试验池(1)内从下至上填充有粘土层(2)和砂土层(3)，钢筋混凝土试验池(1)内中部竖向设有钢内筒(13)，所述钢内筒(13)底部设于粘土层(2)中；所述钢筋混凝土试验池(1)的土体中，竖向间隔设置若干传感器布置平面，每个传感器布置平面中布置有若干渗压计(7)和土压力计(8)；各传感器布置平面内，设有对应的水位管(11)；所述钢内筒(13)下方设有第一盲沟(5)，第一盲沟(5)顶面设有钢丝网片(14)，钢内筒(13)底部边缘与钢丝网片(14)固定；所述钢内筒(13)外侧设有第二盲沟(6)；所述第一盲沟(5)和第二盲沟(6)均通过对应的排水管和盲沟水位管与所述钢筋混凝土试验池(1)外部连通；所述钢内筒(13)底部通过底板连接组件(15)与浮力测试底板(16)连接，两者连接处密封，且浮力测试底板(16)可于底板连接组件(15)内竖向限位移动；所述浮力测试底板(16)上设有若干压力传感器(17)和位移传感器(18)，其中压力传感器(10)固定于其顶部，且压力传感器(10)可通过压缩变形测量当前压力值，所述钢内筒(13)内竖向设置的钢结构支架(19)底部与所述压力传感器(17)连接，顶部与顶部支撑结构连接，所述顶部支撑结构固定于所述钢筋混凝土试验池(1)池壁顶面。2.根据权利要求1所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，每个传感器布置平面中设有若干渗压计测线和土压力计测线，所述渗压计测线和土压力计测线从试验池中心向边缘延伸，所述渗压计测线和土压力计测线上分别布置有若干渗压计(7)和土压力计(8)。3.根据权利要求1所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，各水位管(11)与钢筋混凝土试验池(1)外壁上对应的水位标识牌(12)连通，同时与所述第一盲沟和第二盲沟连接的盲沟水位管，另一端与钢筋混凝土试验池(1)外壁上对应的水位标识牌(12)连通，以通过读数直观读出对应的水位。4.根据权利要求1所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，所述水位管(11)与渗压计(7)和设于保护管中，保护管上设有若干小孔，渗压计和水位管端部通过土工布包裹，放置于保护管中，并采用砂石填满，同时保护管外部包裹有土工布。5.根据权利要求4所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，所述水位管(11)与其中一个渗压计测线重合，所述水位管(11)和该测线的渗压计设于同一保护管中；只布置渗压计(7)的测线，所述渗压计设于单独的保护管中。6.根据权利要求1
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5任一项所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，所述钢内筒(13)底部内侧竖向间隔设有第一钢板条(151)和第二钢板条(152)，所述第一钢板条(151)和第二钢板条(152)内侧设有钢环(153)，所述浮力测试底板(16)固定设于钢环(153)之间；所述钢环(153)的环向槽内固定有限位销(154)，且其一端位于第一钢板条(151)和第二钢板条(152)之间。7.根据权利要求6所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置，其特征在于，所述钢环(153)底面和第一钢板条(151)底面设有柔性止水条(155)，并通过螺栓组件将该柔
性止水条(155)与两者连接；同时所述钢环(153)与第二钢板条(152)顶面设有柔性止水条(155)，并通过螺栓组件将该柔性止水条(155)与两者连接。8.根据权利要求1
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7任一项所述的模拟测量地下车站不同地层水力作用的装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：在试验场地施工钢筋混...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊，王金峰，曾铁梅，陶文涛，董杰，罗会平，董俊，于群丁，安晓晓，安旭文，邹峰，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：