【CN109752238A】考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置【专利】
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( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910005648 .0
(22)申请日 2019 .01 .03
(71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号
(72)发明人 黄茂松 周宇翀 俞剑
(74)专利代理机构 上海科律专利代理事务所 (特殊普通合伙) 31290
发明内容 [0004] 本发明所要解决的技术问题是要提供一种控制精确的考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置。 [0005] 为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种考虑承压水地下连续墙成槽局部失 稳模型试验装置，包括：
模型箱 ，其前侧为开口玻璃窗 ，其上部设有左、中、右开口 ，所述中开口 用于注入和填充 试验材料 ，水和泥浆分别通过左、右开口注入模型箱内 ；上部加载板设置在中开口区以 模拟 不同深度的土层；左盖板和右盖板在加压时密封模型箱；第一气压计、第二气压计分别用于 测量水和泥浆液面以上的气压；
试验装置 ( 57 )摘要
本发明公开一种考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置，包括前侧为有机玻璃 的模型箱主体、气压控制系统、泥浆作用控制系 统 、数据采集系统 ，通过在模型箱的 上部加载板 堆载重物施加力以模拟不同深度的土层，在左侧 通过气压控制系统形成承压水层，在右侧通过气 压控制系统模拟不同高度泥浆液面形成的泥浆 支护压力，泥浆作用控制系统保证砂土形成承压 水层之后再通过主动控制使之与泥浆接触，数据 采集系统用于采集试验所需的数据，并可通过有 机玻璃和高清数码相机结合PIV图像处理技术观 察试验过程中土层变形的发展情况。本发明具有 操作方便、构造简单、控制精确的优点。
代理人 刘莹
(51)Int .Cl . G01N 3/08(2006 .01) G01N 33/24(2006 .01) E02D 5/18(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109752238 A (43)申请公布日 20ห้องสมุดไป่ตู้9.05.14
( 54 )发明 名称 考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型
2
CN 109752238 A
说 明 书
1/4 页
考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置
技术领域 [0001] 本发明涉及一种岩土工程模型试验装置，特别涉及一种考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置。
背景技术 [0002] 深基坑地下连续墙施工过程中广泛采用泥浆护壁技术，而槽壁稳定需要泥浆对槽 壁的静水压力与地层土压力之间 力的 平衡来维持 ，当这种平衡不能满足时 ，就会造成槽壁 整体失稳破坏或者局部坍塌。因而工程界一般认为成槽阶段是地下连续墙施工过程中最易 发生失稳破坏的阶段。而一旦事故发生，往往会造成不可挽回的损失。在局部砂性较重的承 压水层 ，局部失稳极容易发生 ，因此对考虑承压水地下连续墙成槽 局部稳定性进行试验模 拟就显得十分必要和紧迫。 [0003] 试验难点在于如何形成承压水层和模拟不同深度的泥浆支护压力，并通过主动控 制使承压水层与泥浆接触。这是本申请需要着重改善的地方。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109752238 A
CN 109752238 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征在于，包括： 模型箱 ，其前侧为开口玻璃窗 ，其上部设有左、中、右开口 ，所述中开口 用于注入和填充 试验材料 ，水和泥浆分别通过左、右开口注入模型箱内 ；上部加载板设置在中开口区以 模拟 不同深度的土层；左盖板和右盖板在加压时密封模型箱；第一气压计、第二气压计分别用于 测量水和泥浆液面以上的气压； 气压控制系统用于控制模型箱内的水压以模拟承压水层，并用于控制模型箱内的泥浆 压力以模拟不同高度泥浆液面形成的泥浆支护压力； 所述泥浆作用控制系统用于控制泥浆与砂土的接触； 所述数据采集系统 ，包括孔隙水压力计、第一薄膜压力传感器和第二薄膜压力传感器 ， 所述孔隙水压力计被埋设在模型箱中砂土内用于测定砂土的孔隙水压力；所述第一薄膜压 力传感器被安置在砂土层底部 ，用于 测定砂土的 竖向 应力 ；所述第二薄膜压力传感器被固 定在泥浆作用控制系统的挡板左侧并与砂土直接接触，用于测定砂土的水平应力； 通过以 上的 装置进行模拟试验 ，使泥浆 与砂土逐渐接触 ，从而对砂土施 加泥浆支护压 力，通过有机玻璃和高清数码相机结合PIV图像处理技术观察试验过程中土层变形的发展 情况。 2 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于 ：所述气压控 制系统包括第一空气压缩机 、第一球阀 、第一气体减压阀 、第二空 气压缩 机、第二球阀 、第二气体减压阀以 及通气管 ，所述通气管一端与分 别第一空气压缩机、第二 空气压缩机的 输出端连接 ，另一端分 别通过 左盖板 和右盖板连接模型箱 ；所述第一球阀 和 第二球阀安装在通气管上以控制气管的开关；所述第一气体减压阀和第二气体减压阀安装 在通气管上以控制和稳定气压。 3 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于：所述泥浆作用控制系统包括挡板、连杆、滑动腔室、活塞、活塞杆、变速器和电机马达， 所述 挡板在砂土右侧 用于隔离泥浆 ，挡板刚性连接右侧的活塞 ，所述滑动腔室在模型箱的 右侧，活塞滑动连接在滑动腔室内形成活塞结构，活塞右侧固定有活塞杆，所述变速器安装 在电 机马达上 用于调节输出速度 ，电 机马达与电 源的 总可控开关连接 ，一齿条与变速器的 变速齿轮啮合实现转动转化为直线运动 ，齿条的 顶部作 用在活塞底部的活塞杆上 ，推动活 塞滑动，挡板左侧的砂土随活塞的右移使泥浆和砂土充分接触，泥浆支护压力作用在砂土 上。 4 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于：所述数据采集系统还包括支架、LED灯照明和高清数码相机，所述支架固定在模型箱 有机玻璃开窗的前侧，LED灯照明和高清数码相机安装在支架上用于拍摄试验过程。
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910005648 .0
(22)申请日 2019 .01 .03
(71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号
(72)发明人 黄茂松 周宇翀 俞剑
(74)专利代理机构 上海科律专利代理事务所 (特殊普通合伙) 31290
发明内容 [0004] 本发明所要解决的技术问题是要提供一种控制精确的考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置。 [0005] 为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种考虑承压水地下连续墙成槽局部失 稳模型试验装置，包括：
模型箱 ，其前侧为开口玻璃窗 ，其上部设有左、中、右开口 ，所述中开口 用于注入和填充 试验材料 ，水和泥浆分别通过左、右开口注入模型箱内 ；上部加载板设置在中开口区以 模拟 不同深度的土层；左盖板和右盖板在加压时密封模型箱；第一气压计、第二气压计分别用于 测量水和泥浆液面以上的气压；
试验装置 ( 57 )摘要
本发明公开一种考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置，包括前侧为有机玻璃 的模型箱主体、气压控制系统、泥浆作用控制系 统 、数据采集系统 ，通过在模型箱的 上部加载板 堆载重物施加力以模拟不同深度的土层，在左侧 通过气压控制系统形成承压水层，在右侧通过气 压控制系统模拟不同高度泥浆液面形成的泥浆 支护压力，泥浆作用控制系统保证砂土形成承压 水层之后再通过主动控制使之与泥浆接触，数据 采集系统用于采集试验所需的数据，并可通过有 机玻璃和高清数码相机结合PIV图像处理技术观 察试验过程中土层变形的发展情况。本发明具有 操作方便、构造简单、控制精确的优点。
代理人 刘莹
(51)Int .Cl . G01N 3/08(2006 .01) G01N 33/24(2006 .01) E02D 5/18(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109752238 A (43)申请公布日 20ห้องสมุดไป่ตู้9.05.14
( 54 )发明 名称 考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型
2
CN 109752238 A
说 明 书
1/4 页
考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置
技术领域 [0001] 本发明涉及一种岩土工程模型试验装置，特别涉及一种考虑承压水地下连续墙成 槽局部失稳模型试验装置。
背景技术 [0002] 深基坑地下连续墙施工过程中广泛采用泥浆护壁技术，而槽壁稳定需要泥浆对槽 壁的静水压力与地层土压力之间 力的 平衡来维持 ，当这种平衡不能满足时 ，就会造成槽壁 整体失稳破坏或者局部坍塌。因而工程界一般认为成槽阶段是地下连续墙施工过程中最易 发生失稳破坏的阶段。而一旦事故发生，往往会造成不可挽回的损失。在局部砂性较重的承 压水层 ，局部失稳极容易发生 ，因此对考虑承压水地下连续墙成槽 局部稳定性进行试验模 拟就显得十分必要和紧迫。 [0003] 试验难点在于如何形成承压水层和模拟不同深度的泥浆支护压力，并通过主动控 制使承压水层与泥浆接触。这是本申请需要着重改善的地方。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109752238 A
CN 109752238 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征在于，包括： 模型箱 ，其前侧为开口玻璃窗 ，其上部设有左、中、右开口 ，所述中开口 用于注入和填充 试验材料 ，水和泥浆分别通过左、右开口注入模型箱内 ；上部加载板设置在中开口区以 模拟 不同深度的土层；左盖板和右盖板在加压时密封模型箱；第一气压计、第二气压计分别用于 测量水和泥浆液面以上的气压； 气压控制系统用于控制模型箱内的水压以模拟承压水层，并用于控制模型箱内的泥浆 压力以模拟不同高度泥浆液面形成的泥浆支护压力； 所述泥浆作用控制系统用于控制泥浆与砂土的接触； 所述数据采集系统 ，包括孔隙水压力计、第一薄膜压力传感器和第二薄膜压力传感器 ， 所述孔隙水压力计被埋设在模型箱中砂土内用于测定砂土的孔隙水压力；所述第一薄膜压 力传感器被安置在砂土层底部 ，用于 测定砂土的 竖向 应力 ；所述第二薄膜压力传感器被固 定在泥浆作用控制系统的挡板左侧并与砂土直接接触，用于测定砂土的水平应力； 通过以 上的 装置进行模拟试验 ，使泥浆 与砂土逐渐接触 ，从而对砂土施 加泥浆支护压 力，通过有机玻璃和高清数码相机结合PIV图像处理技术观察试验过程中土层变形的发展 情况。 2 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于 ：所述气压控 制系统包括第一空气压缩机 、第一球阀 、第一气体减压阀 、第二空 气压缩 机、第二球阀 、第二气体减压阀以 及通气管 ，所述通气管一端与分 别第一空气压缩机、第二 空气压缩机的 输出端连接 ，另一端分 别通过 左盖板 和右盖板连接模型箱 ；所述第一球阀 和 第二球阀安装在通气管上以控制气管的开关；所述第一气体减压阀和第二气体减压阀安装 在通气管上以控制和稳定气压。 3 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于：所述泥浆作用控制系统包括挡板、连杆、滑动腔室、活塞、活塞杆、变速器和电机马达， 所述 挡板在砂土右侧 用于隔离泥浆 ，挡板刚性连接右侧的活塞 ，所述滑动腔室在模型箱的 右侧，活塞滑动连接在滑动腔室内形成活塞结构，活塞右侧固定有活塞杆，所述变速器安装 在电 机马达上 用于调节输出速度 ，电 机马达与电 源的 总可控开关连接 ，一齿条与变速器的 变速齿轮啮合实现转动转化为直线运动 ，齿条的 顶部作 用在活塞底部的活塞杆上 ，推动活 塞滑动，挡板左侧的砂土随活塞的右移使泥浆和砂土充分接触，泥浆支护压力作用在砂土 上。 4 .根据权利要求1所述的考虑承压水地下连续墙成槽局部失稳模型试验装置，其特征 在于：所述数据采集系统还包括支架、LED灯照明和高清数码相机，所述支架固定在模型箱 有机玻璃开窗的前侧，LED灯照明和高清数码相机安装在支架上用于拍摄试验过程。