專利名稱：一種地下開挖模擬試驗箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種地下開挖模擬試驗設備，尤其是涉及ー種可以模擬地下工程中一般的土質基坑及隧道工程以及坑中坑、平行隧道和相交隧道穿越等多種復雜エ況的地下開挖模擬試驗箱。
背景技術：
基坑與隧道作為地下空間最常見的兩種形式在我國各大城市中大量涌現(xiàn)，由此存在的各種復雜工程問題和科學理論問題需通過模型試驗加以研究解決。盡管國內(nèi)見諸報導 的模擬基坑或隧道開挖的試驗箱已不在少數(shù)，但大多功能単一，通用性差，箱體較小，難以模擬復雜的基坑及隧道エ況。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供ー種可模擬多種地下開挖エ況，并對其進行測量的地下開挖模擬試驗箱。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)ー種地下開挖模擬試驗箱，包括箱體、地下模擬系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述的地下模擬系統(tǒng)設在箱體內(nèi)，包括用于模擬地下開挖エ況的墻體和土體，所述的支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)均與箱體連接，所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括測量軸力的應變片、測量壓カ的微型壓カ盒、水平位移測量裝置和坑底隆起測量裝置，所述的水平位移測量裝置包括鋼絞線、百分表和保護套，所述的鋼絞線一端連接墻體，另一端從箱體側壁伸出并連接百分表，所述的保護套套設在鋼絞線外；所述的坑底隆起測量裝置，包括圓盤、細管、百分表和保護管，所述的圓盤緊貼土體設置，所述的細管一端垂直連接圓盤，另一端伸出箱體頂部并連接百分表，所述的保護管套設在細管外。所述的箱體的正面為鋼化玻璃，箱體的頂部設有用于連接支撐系統(tǒng)和加載系統(tǒng)的基軌，箱體的側壁設有隧道預留孔。所述的活動箱門上設有橡膠密封墊。所述的排水孔處設有用于調節(jié)排水速度的水龍頭。所述的箱體上設有活動箱門，該活動箱門為可拆卸的鋼板。所述的支撐系統(tǒng)包括外框，設在箱體外，包圍箱體；反力架，設在箱體頂部的基軌上；圍檁，與墻體連接，支撐墻體；支撐件，一端與圍檁連接，另一端與反カ架連接，所述的應變片設在支撐件上。所述的反力架包括反力基座和至少ー個支撐基桿，所述的反力基座連接基軌，所述的支撐基桿通過卡件連接反力基座，所述的卡件可在反力基座上左右移動，所述的支撐基桿可在卡件上上下移動。[0016]所述的加載系統(tǒng)包括千斤頂和加載鋼板，所述的千斤頂設在箱體頂部的基軌上，所述的加載鋼板連接千斤頂，對箱體內(nèi)的土體加載壓カ。[0017]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點I、地下工程研究方面，不僅可以進行一般的土質基坑和隧道工程的模擬，還可以進行坑中坑、平行隧道、相交隧道穿越以及隧道基坑相互影響等多種復雜エ況的模擬研究;2、工程應用方面，可以進行復雜基坑隧道工程的安全性及經(jīng)濟性驗證試驗，還可以通過試驗數(shù)據(jù)的綜合對比進行基坑隧道結構優(yōu)化；3、教學試驗方面，在地下工程專業(yè)課上可以進行隧道基坑開挖的教學演示試驗，使學生對復雜的隧道基坑施工過程有一個更深入直觀的感性認識。

圖I為本實用新型的主視結構示意圖；圖2為本實用新型的后視結構示意圖；圖3為本實用新型的右視結構示意圖；圖4為本實用新型的俯視結構示意圖；圖5為本實用新型圍檁的結構示意圖；圖6為本實用新型反力架的結構示意圖；圖7為本實用新型水平位移測量裝置的結構示意圖；圖8為本實用新型坑底隆起測量裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖I 4所示，ー種地下開挖模擬試驗箱，該試驗箱包括箱體I、地下模擬系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。地下模擬系統(tǒng)包括用于模擬各種地下開挖エ況的墻體和土體，支撐系統(tǒng)包括外框21、反力架、圍檁和支撐件，加載系統(tǒng)包括了千斤頂和加載鋼板32，監(jiān)測系統(tǒng)包括應變片、微型壓カ盒、水平位移測量裝置和坑底隆起測量裝置。箱體I的尺寸為8m，外框21的尺寸為3m*l. 6m*3m，設在箱體I夕卜,包圍箱體I。箱體I主要以鋼板制成，正面采用鋼化玻璃11，以方便觀察，外框21由槽鋼制成。箱體I的側壁上設有隧道預留孔12，用于模擬隧道開挖，頂部設有基軌13，可以安裝反力架，千斤頂?shù)仍O備。箱體I的右側設有活動箱門14，該活動箱門14采用多塊可拆卸的鋼板構成，可以自由拆卸，活動箱門14上設有橡膠密封墊，起到密封防水的作用。箱體I的底部設有排水孔，并可通過與排水孔連接的水龍頭調節(jié)排水速度。支撐系統(tǒng)的反力架的具體結構如圖6所示，由支撐基桿242和反力基座241組成，支撐基桿242通過卡件243設在反力基座241的橫梁上，該卡件可以在反力基座241上左右移動，而支撐基桿242可以在卡件243上上下移動，從而可以使反力架可以試驗箱內(nèi)的任意位置起作用。此外，支撐基桿242可以根據(jù)實際需要設置多個。圍檁23的具體結構如圖5所示，采用鋼管桁架的結構，連接墻體，圍檁23的上部設有圍護擋板231，其與圍檁23之間墊設有厚度Icm的鋼墊條232，圍檁23通過連接件233與墻體連接，用干支撐墻體。圍檁23和反力架之間通過支撐件連接，該支撐件上設有應變片，用于測量軸力，由干支撐基桿242上每隔IOcm預留了ー個圓孔用于固定支撐件，并且支撐基桿242的位置可隨意移動，因此支撐件可以架設在箱體I內(nèi)的任意位置。加載系統(tǒng)包括千斤頂和加載鋼板32，千斤頂設在箱體I頂部的基軌13上，加載鋼板32連接千斤頂，對箱體I內(nèi)的土體加載壓力，模擬地下開挖エ況。本試驗箱的監(jiān)測系統(tǒng)除了微型壓カ盒、應變片等常規(guī)檢測裝置外，還包括了水平位移測量裝置以及坑底隆起測量裝置。水平位移測量裝置的詳細結構如圖7所示，包括鋼絞線411、百分表413和保護套412，鋼絞線411 一端連接墻體5 (每隔15cm設置ー鋼絞線)，另一端從箱體I側壁伸出并連 接百分表413，保護套412套設在鋼絞線411タト，保護套412內(nèi)填充有潤滑油，起到減少摩擦的作用，當墻體5發(fā)生位移吋，百分表413會在鋼絞線411帶動下如實記錄位移值，由于箱體較大，相似比小，其靈敏度極高，達到了 0. 01mm，這是一般試驗箱所不及的?？拥茁∑饻y量裝置的結構如圖8所示，包括圓盤424、細管421、百分表423和保護管422，圓盤424的直徑10cm，厚度1cm，緊貼土體6設置，細管421直徑6mm，一端垂直連接圓盤424，另一端伸出箱體I頂部并連接百分表423，保護管422直徑3cm，套設在細管421夕卜，細管421與保護管422之間填充有泡沫，減少摩擦，保證細管可真實反映坑底的隆起變形情況。使用時，圓盤424隨土體6變形而發(fā)生位移，通過百分表記錄。
權利要求1.一種地下開挖模擬試驗箱，包括箱體、地下模擬系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述的地下模擬系統(tǒng)設在箱體內(nèi)，包括用于模擬地下開挖工況的墻體和土體，所述的支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)均與箱體連接，所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括測量軸力的應變片和測量壓力的微型壓力盒，其特征在于，所述的監(jiān)測系統(tǒng)還包括 水平位移測量裝置包括鋼絞線、百分表和保護套，所述的鋼絞線一端連接墻體，另一端從箱體側壁伸出并連接百分表，所述的保護套套設在鋼絞線外； 坑底隆起測量裝置包括圓盤、細管、百分表和保護管，所述的圓盤緊貼土體設置，所述的細管一端垂直連接圓盤，另一端伸出箱體頂部并連接百分表，所述的保護管套設在細管外。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的箱體的正面為鋼化玻璃，箱體的頂部設有用于連接支撐系統(tǒng)和加載系統(tǒng)的基軌，箱體的側壁設有隧道預留孔，箱體的底部設有排水孔。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的箱體上設有活動箱門，該活動箱門為可拆卸的鋼板。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的活動箱門上設有橡膠密封墊。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的排水孔處設有用于調節(jié)排水速度的水龍頭。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的支撐系統(tǒng)包括 外框設在箱體外，包圍箱體； 反力架設在箱體頂部的基軌上； 圍檁與墻體連接，支撐墻體； 支撐件一端與圍檁連接，另一端與反力架連接，所述的應變片設在支撐件上。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的反力架包括反力基座和至少一個支撐基桿，所述的反力基座連接基軌，所述的支撐基桿通過卡件連接反力基座，所述的卡件可在反力基座上左右移動，所述的支撐基桿可在卡件上上下移動。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種地下開挖模擬試驗箱，其特征在于，所述的加載系統(tǒng)包括千斤頂和加載鋼板，所述的千斤頂設在箱體頂部的基軌上，所述的加載鋼板連接千斤頂，對箱體內(nèi)的土體加載壓力。
專利摘要本實用新型涉及一種地下開挖模擬試驗箱，包括箱體、地下模擬系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述的地下模擬系統(tǒng)設在箱體內(nèi)，包括用于模擬地下開挖工況的墻體和土體，所述的支撐系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)均與箱體連接，所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括應變片、微型壓力盒、水平位移測量裝置和坑底隆起測量裝置。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有設有一般試驗箱所不具備的水平位移測量裝置和坑底隆起測量裝置，可以對坑中坑、平行隧道和相交隧道穿越等多種復雜工況進行模擬測量。
文檔編號G01M99/00GK202393607SQ201120483189
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者劉靖, 廖少明, 徐意智, 徐進, 申明亮, 邵偉 申請人:同濟大學