CN105780828B - 明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置及操作方法，涉及基础施工技术领域。本发明包括工况模拟框架、建筑物模拟***、综合监测分析***，工况模拟框架包括结构框架和试验台底座；建筑物模拟***为两组分设在试验台底座上，每组建筑物模拟***包括模拟岩土体、水槽、升降水箱、预制桩基础、荷载，升降水箱与水槽连通，水槽与模拟岩土体连通，预制桩基础伸入到模拟岩土体内，荷载置于预制桩基础之上；综合监测分析***包括预埋在模拟岩土体内的位移感应头及与其相连的综合监测分析终端。利用本发明可进行多组不同参数的实时对比分析，大大提高试验效率，使试验结果更具普遍代表性，为基坑开挖的科学研究和技术提供有益借鉴。

Description

明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置及操作方法
技术领域
本发明涉及基础施工技术领域，具体是一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置及操作方法。
背景技术
随着大中型城市日益拥堵的交通现状逐渐加重，地铁的修建已成为带动城市经济发展，缓解交通压力，拉动商业经济的重要交通枢纽。
地铁的施工分明挖与暗挖之分，暗挖法修建地铁耗资较大、施工难度高，精度控制困难，相比之下，明挖法的优势便得以凸显，施工便捷，安全系数高，耗资相对较小，但随之而来的，明挖修建地铁势必开挖路面影响地面交通通畅、影响地面建筑稳定。因此，研究明挖地铁车站邻近既有建筑桩基础的影响具有重要的意义。
传统的地铁车站试验研究形式较为单一，实时监测难度较高，试验流程较为复杂，并无法做到多种工况的实时对比分析，这为地铁基坑稳定性研究带来较大阻碍，无法得到综合全面的普遍结论。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置及操作方法，拼装式结构，具有对比分析功能，监测手段先进，并具备多种工况同时进行的功能，可进行多组试验不同参数的实时对比性分析，大大提高了试验效率和精度，使试验结果更具普遍代表性，为地铁基坑开挖的科学研究和技术提供有益借鉴和指导。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，包括工况模拟框架、建筑物模拟***、综合监测分析***，工况模拟框架包括结构框架和试验台底座，结构框架环绕在试验台底座的四周；建筑物模拟***为两组，两组分设在试验台底座上，每组建筑物模拟***包括模拟岩土体、水槽、升降水箱、预制桩基础、荷载，模拟岩土体置于试验台底座上，升降水箱与水槽连通，水槽与模拟岩土体连通，预制桩基础伸入到模拟岩土体内，荷载置于预制桩基础之上；所述综合监测分析***包括位移感应头和综合监测分析终端，位移感应头预埋在模拟岩土体内，通过预埋的接线与综合监测分析终端相连。
进一步的技术方案，所述两组建筑物模拟***镜像分设在试验台底座上。
进一步的技术方案，两组建筑物模拟***中的水槽相邻，两水槽之间留有放置综合监测分析终端的空间，升降水箱沿水槽外壁的轨道升降，升降水箱的底部设有与水槽底部连通的水管。
进一步的技术方案，在试验台底座和模拟岩土体之间设有基底夹层，所述的接线通过转折滚轮使接线水平转竖直走向或竖直转水平走向，其中，沿试验台底座布设的水平走向的接线设置在基底夹层内。
进一步的技术方案，水槽与模拟岩土体相贴的一侧设有若干透水孔。
一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置的操作方法，包括以下步骤：
A、配置与基坑相似材料的模拟岩土体，构建建筑物模拟***，同时在模拟岩土体内预埋位移感应头、接线，并将接线引至综合监测分析终端，同时将预制桩基础预埋至设计指定位置；
B、两侧的预制桩基础分别设置不同重量的荷载，进行模拟岩土体的模拟开挖，将两组试验造成的既有基础水平与竖向位移进行综合对比分析，完成不同荷载模式下的对比模型试验；
C、重新填筑模拟岩土体，使两侧荷载的重量相同，调整一侧水箱高度，控制地下水位，进行基坑开挖并分析监测数据，完成相同建筑物在有水与无水状态下的基础位移对比试验；
D、设计两侧荷载与两侧升降水箱的高差，进行不同荷载工况、不同地下水位标高情况下的基坑开挖位移监测正交试验，通过综合监测分析终端的对比分析。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1）操作便捷，结构稳定，可以对既有建筑的基础与主体结构进行准确模拟，并可通过调整水箱来控制水位标高，进行地下水位模拟；
2）建筑物模拟***用于模拟既有建筑物的基础与上部主体结构，通过改变加载可以进行不同荷载模式、不同地下水位下的基坑开挖影响既有建筑基础对比试验；
3）综合监测分析***可以综合分析地铁基坑开挖对既有建筑基础的水平、竖向位移等参数的影响，并可进行多组试验同时进行的对比数据分析，高效便捷，得出普遍结论，具有一定代表性与借鉴价值，为施工提供理论参考。
附图说明
图1是本发明装置一个实施例的剖切结构示意图；
图中：1、结构框架；2、基底夹层；3、试验台底座；4、模拟岩土体；5、预制桩基础；6、荷载；7、位移感应头；8、接线；9、转折滚轮；10、综合监测分析终端；11、升降水箱；12、水槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的结构如图1所示，包括工况模拟框架、建筑物模拟***、综合监测分析***，工况模拟框架包括结构框架1和试验台底座3，结构框架1环绕在试验台底座3的四周，形成四周密封的围挡结构；建筑物模拟***为两组，两组镜像分设在试验台底座3上，每组建筑物模拟***包括模拟岩土体4、水槽12、升降水箱11、预制桩基础5、荷载6，模拟岩土体4置于试验台底座3上，升降水箱11与水槽12连通，水槽12与模拟岩土体4相贴的一侧设有若干透水孔，水槽12与模拟岩土体4连通，预制桩基础5伸入到模拟岩土体4内，荷载6置于预制桩基础5之上；综合监测分析***包括位移感应头7和综合监测分析终端10，位移感应头7预埋在模拟岩土体4内，通过预埋的接线8与综合监测分析终端10相连。两组建筑物模拟***中的水槽12相邻，两水槽12之间留有放置综合监测分析终端10的空间，升降水箱11沿水槽12外壁的轨道升降，升降水箱11的底部设有与水槽12底部连通的水管。
其中，工况模拟框架用于模拟原位地面地质环境；建筑物模拟***用于模拟既有建筑物的基础与上部主体结构，通过改变加载可以进行不同荷载模式下的试验模拟；综合监测分析***可以综合分析地铁基坑开挖对既有建筑基础的水平、竖向位移等参数的影响，并可进行多组试验同时进行的对比数据分析，高效便捷。
工况模拟框架的自由结构框架用于保证模拟岩土体、升降水箱与其他试验***的结构稳定，模拟岩土体为根据现场岩土参数经过相似配比后研制的试验材料组成，最大程度模拟现场工况，升降水箱与水槽底部相连，可以通过升降水箱位置调整水槽内的水位，进而模拟地下水位；基底夹层为岩土体下方自由空间，用于监测接线的底部牵引。
建筑物模拟***由预制桩基础、荷载等组成，预制桩基础用于模拟既有建筑物桩基，荷载用于模拟地上建筑主体结构，通过调整荷载重量进而模拟不同荷载模式下的试验。
综合监测分析***由高精度位移感应头、水平接线、竖直接线、转折滚轮与综合监测分析终端等装置组成，位移感应头、水平接线与转折滚轮组成定滑轮体系，将基坑开挖造成的水平与竖向位移传递至监测分析终端，将位移参数转换为电信号，将多组试验数据整合对比，得出试验结论，具有一定代表性与普遍性。
本发明的操作方法，包括以下步骤：
A、配置与基坑相似材料的模拟岩土体4，构建建筑物模拟***，同时在模拟岩土体4内预埋位移感应头7、接线8，并将接线8引至综合监测分析终端10，同时将预制桩基础5预埋至设计指定位置；
B、两侧的预制桩基础5分别设置不同重量的荷载6，进行模拟岩土体4的模拟开挖，将两组试验造成的既有基础水平与竖向位移进行综合对比分析，完成不同荷载6模式下的对比模型试验；
C、重新填筑模拟岩土体4，使两侧荷载6的重量相同，调整一侧水箱高度，控制地下水位，进行基坑开挖并分析监测数据，完成相同建筑物在有水与无水状态下的基础位移对比试验；
D、设计两侧荷载6与两侧升降水箱11的高差，进行不同荷载工况、不同地下水位标高情况下的基坑开挖位移监测正交试验，通过综合监测分析终端10的对比分析。
本发明中的工况模拟框架用于模拟原位地面地质环境；建筑物模拟***用于模拟既有建筑物的基础与上部主体结构，通过改变加载可以进行不同荷载模式下的试验模拟；综合监测分析***可以综合分析地铁基坑开挖对既有建筑基础的水平、竖向位移等参数的影响，并可进行多组试验同时进行的对比数据分析，高效便捷，得出普遍结论，具有一定代表性与借鉴价值，为施工提供理论参考。

Claims (6)

1.一种明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，其特征在于，包括工况模拟框架、建筑物模拟***、综合监测分析***，工况模拟框架包括结构框架（1）和试验台底座（3），结构框架（1）环绕在试验台底座（3）的四周；建筑物模拟***为两组，两组分设在试验台底座（3）上，每组建筑物模拟***包括模拟岩土体（4）、水槽（12）、升降水箱（11）、预制桩基础（5）、荷载（6），模拟岩土体（4）置于试验台底座（3）上，升降水箱（11）与水槽（12）连通，水槽（12）与模拟岩土体（4）连通，预制桩基础（5）伸入到模拟岩土体（4）内，荷载（6）置于预制桩基础（5）之上；所述综合监测分析***包括位移感应头（7）和综合监测分析终端（10），位移感应头（7）预埋在模拟岩土体（4）内，通过预埋的接线（8）与综合监测分析终端（10）相连。
2.根据权利要求1所述的明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，其特征在于，所述两组建筑物模拟***镜像分设在试验台底座（3）上。
3.根据权利要求1所述的明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，其特征在于，两组建筑物模拟***中的水槽（12）相邻，两水槽（12）之间留有放置综合监测分析终端（10）的空间，升降水箱（11）沿水槽（12）外壁的轨道升降，升降水箱（11）的底部设有与水槽（12）底部连通的水管。
4.根据权利要求1所述的明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，其特征在于，在试验台底座（3）和模拟岩土体（4）之间设有基底夹层（2），所述的接线（8）通过转折滚轮（9）使接线（8）水平转竖直走向或竖直转水平走向，其中，沿试验台底座（3）布设的水平走向的接线（8）设置在基底夹层（2）内。
5.根据权利要求1所述的明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置，其特征在于，水槽（12）与模拟岩土体（4）相贴的一侧设有若干透水孔。
6.一种如权利要求1-5中任一项明挖基坑对邻近建筑基础影响的模型试验装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、配置与基坑相似材料的模拟岩土体（4），构建建筑物模拟***，同时在模拟岩土体（4）内预埋位移感应头（7）、接线（8），并将接线（8）引至综合监测分析终端（10），同时将预制桩基础（5）预埋至设计指定位置；
B、两侧的预制桩基础（5）分别设置不同重量的荷载（6），进行模拟岩土体的模拟开挖，将两组试验造成的既有基础水平与竖向位移进行综合对比分析，完成不同荷载（6）模式下的对比模型试验；
C、重新填筑模拟岩土体，使两侧荷载（6）的重量相同，调整一侧水箱高度，控制地下水位，进行基坑开挖并分析监测数据，完成相同建筑物在有水与无水状态下的基础位移对比试验；
D、设计两侧荷载（6）与两侧升降水箱（11）的高差，进行不同荷载工况、不同地下水位标高情况下的基坑开挖位移监测正交试验，通过综合监测分析终端（10）的对比分析。
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