一种模拟地下结构浮力测试的试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，涉及土工室内模型试验技术领域。本发明专利技术包括模型外箱、填充在模型外箱内部的介质填充层、以及放置在介质填充层上模拟地下结构的内箱；模型外箱的底侧面设置有至少三根装有轴力计的支撑柱；且介质填充层没过支撑柱的顶部；内箱内部放置有配重物，内箱位于支撑柱正上方的介质填充层、且底部没入介质填充层内部。本发明专利技术实现在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟地下结构浮力测试的试验系统


[0001]本专利技术属于土工室内模型试验
，特别是涉及一种模拟地下结构浮力测试的试验系统。

技术介绍

[0002]随着地下空间的不断开发利用，地下结构抗浮问题也逐渐显现，特别是沿海地区，地下水位高、土层处于饱和状态，同时还常因暴雨袭击而使地下水位激增，地下结构浮起破坏的事故也频繁出现。
[0003]目前，针对地下结构浮力测试的室内试验都是借助力的平衡原理，通过测定地下结构上浮瞬间所受到的浮力，并以此来判定地下结构在不同土层中所受浮力与阿基米德定量是否存在差异。上述方法都需要捕捉地下结构上浮的瞬间，不仅在技术上存在很大难度，并且当地下结构浮起时，其与周围土体的接触状态也发生了明显变化，可能使测得的数据与实际存在出入，为此需专利技术一种不需要捕捉地下结构浮起瞬间的浮力测试系统。
[0004]为了进行地下结构浮力测试，同济大学专利技术了一种高精度地下结构静水浮力模型试验系统(公开号：CN101806669B)，该试验系统包括外箱、内箱及用于测量内箱位移的监测装置，内箱由内箱侧壁和内箱底板组成，内箱底板设于内箱侧壁一端内形成间隙配合，内箱底板通过柔性止水带与所述内箱侧壁密封连接，内箱侧壁与外箱可活动式连接固定。该试验系统可以消除摩擦力对浮力测试结果的影响，系统误差小。但该系统仍需判定地下结构浮起的瞬间，实际操作困难，准确性不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据，解决了
技术介绍
提出的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术为一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，包括模型外箱、填充在模型外箱内部的介质填充层、以及放置在介质填充层上模拟地下结构的内箱；所述模型外箱的底侧面设置有至少三根装有轴力计的支撑柱；且所述介质填充层没过支撑柱的顶部；内箱内部放置有配重物，所述内箱位于支撑柱正上方的介质填充层、且底部没入介质填充层内部。
[0008]进一步地，所述模型外箱一侧沿竖直方向等间隙设置有若干预留孔，所述预留孔通过软管与测压管相连。
[0009]进一步地，所述轴力计设置在支撑柱中部位置。
[0010]进一步地，所述介质填充层内由上至下设置有多个孔隙水压力计。
[0011]进一步地，所述孔隙水压力计、轴力计和测压管采集的数据经数据采集仪传输至数据终端。
[0012]进一步地，所述介质填充层包括水、砂土、黏土。
[0013]进一步地，所述模型外箱的底部一侧设置有进水管，且所述进水管上设置进水阀；所述模型外箱的底部铺设有沙层，且沙层的顶部没过进水管的顶端面。
[0014]进一步地，所述模型外箱和内箱均由有机玻璃板制成；所述模型外箱上设置有刻度线。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1、本专利技术实现在地下结构不发生浮起变形的情况下，测定出地下结构所受浮力的变化值，为地下结构在不同土层中浮力计算提供准确的试验数据。
[0017]2、本专利技术在测定地下结构所受浮力时不需要捕捉地下结构浮起的瞬间，仅需读取支撑体系中轴力计的变化值，此变化值即为地下水位变化引起作用于地下结构上浮力的差值；根据此值可以计算得到地下结构在不同土层中所受浮力的大小，并据此可得到地下结构在不同土层中所受浮力与静水中浮力的关系。
[0018]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术试验系统使用状态图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]实施例1，
[0024]请参阅图1所示，本专利技术为一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，包括模型外箱4、填充在模型外箱4内部的介质填充层3、以及放置在介质填充层3上模拟地下结构的内箱9；模型外箱4的底侧面设置有四根装有轴力计5的支撑柱6；且介质填充层3没过支撑柱6的顶部；内箱9内部放置有配重物10，内箱9位于支撑柱6正上方的介质填充层3、且底部没入介质填充层3内部。
[0025]在本专利技术中，介质填充层3为土壤层。
[0026]具体的，本专利技术中模型外箱4由厚度为20mm的有机玻璃板制成，且模型外箱4为圆筒状结构，其直径为800mm、高为700mm。
[0027]同时，模型外箱4一侧沿竖直方向自底部向上每隔100mm预留Ф10mm的预留孔，且
预留孔通过软管与测压管相连，通过测压管可以在试验中测定土层中的静水压力；且模型外箱4上设置有刻度线，方便根据需在模型外箱4内填充相应厚度的介质填充层3。
[0028]模拟地下结构的内箱9由厚度为15mm的有机玻璃板制成，为圆筒状结构，其直径为300mm、高为400mm。
[0029]同时，在本专利技术中轴力计5设置在支撑柱6中部位置，且支撑柱6高度为300mm；同时支撑柱6通过螺栓固定在模型外箱4底板上，模型外箱4底板的螺栓孔处进行防水处理；轴力计5和测压管采集的数据经数据采集仪传输至数据终端进行分析处理；在试验中可随时读取轴力计5的数值。＝
[0030]在上述的基础上，可在介质填充层3内由上至下设置有多个孔隙水压力计2，且孔隙水压力计2采集的数据经数据采集仪传输至数据终端。
[0031]模型外箱4的底部一侧设置有进水管1，且进水管1上设置进水阀；模型外箱4的底部铺设有50mm厚的沙层，且沙层的顶部没过进水管1的顶端面，利用底部进水，方便缓慢控制介质填充层3内液面逐渐升高，且沙层的设置，方便使水能由下而上均匀地渗流至介质填充层3内。
[0032]实施例2，实施例1提供的试验系统的试验方法：
[0033]步骤1、将制作好的模型外箱4放置在平坦的地面上或稳固的底座上，将测压管通过软管与模型外箱4上的预留孔8相连，并将测压管统一固定在标有刻度的平板上；
[0034]步骤2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于：包括模型外箱(4)、填充在模型外箱(4)内部的介质填充层(3)；所述模型外箱(4)的底侧面设置有至少三根装有轴力计(5)的支撑柱(6)；且所述介质填充层(3)没过支撑柱(6)的顶部；还包括一内部放置有配重物(10)的模拟地下结构的内箱(9)，所述内箱(9)位于支撑柱(6)正上方的介质填充层(3)；且所述内箱(9)的底部没入介质填充层(3)内部。2.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述模型外箱(4)一侧沿竖直方向等间隙设置有若干预留孔，所述预留孔通过软管与测压管相连。3.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述轴力计(5)设置在支撑柱6中部位置。4.根据权利要求1所述的一种模拟地下结构浮力测试的试验系统，其特征在于，所述介质填充层(3)内由上至下设置有多个孔隙水压力计(2)。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉永，肖红菊，
申请(专利权)人：铜陵学院，
类型：发明
国别省市：