一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置

1.本实用新型属于试验装置技术领域，具体涉及一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置。


背景技术：

2.在地铁或是各种隧道附近进行深基坑的施工时，经常会遇到基坑底部承压水位较高的情况，因此需要采取深井降水措施来保证基坑的稳定。大面积的基坑降水会引起基坑周围发生地面沉降，继而容易对邻近地铁隧道的使用功能和安全性能产生影响，因此为了对基坑降水引起的邻近隧道的变形机理与规律进行分析，设计了一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：旨在提供一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置，在使用时可以通过数值变化以及降水量变化对基坑降水引起邻近隧道变形进行模拟，方便后续工作人员进行分析。
4.为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置，包括试验箱和试验砂，所述试验箱内部左侧安装有挡板，所述挡板均匀开设有若干通孔，所述试验箱左端安装有抽水组件，所述试验箱内部右侧安装有模拟板，所述模拟板下端与试验箱底侧内壁之间留有间隙；
6.所述挡板与模拟板以及模拟板与试验箱右侧内壁之间均装填有试验砂，所述试验砂内部中央安装有隧道模拟管，所述隧道模拟管位于挡板与模拟板之间，所述隧道模拟管内部环绕安装有若干应变片，所述试验箱上端中部安装有安装板，所述安装板上端安装有若干位移计，若干所述位移计的探头均穿过安装板与隧道模拟管上端固定连接，所述隧道模拟管前后两端分别与试验箱内部前后两侧相抵接，所述试验砂上端右侧安装有两根降水井模拟管，两根所述降水井模拟管均位于模拟板与试验箱右侧内壁之间，所述试验砂内部安装有若干孔隙水压计。
7.所述抽水组件包括水泵，所述水泵固定安装于试验箱左端，所述水泵的出水端安装有出水管，所述出水管一端伸入挡板与试验箱左侧内壁之间，所述水泵的抽水端安装有抽水管。
8.两根所述降水井模拟管上端均伸出试验砂，两根所述降水井模拟管圆周一侧均安装有限位环，两根所述降水井模拟管下端均安装有过滤网。
9.所述试验砂为单层河砂。
10.所述孔隙水压计的型号为wtbk
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10。
11.本实用新型在使用时可以通过控制外界对降水井模拟管的进水量以及进水深度进行控制，模拟基坑降水，并通水隧道模拟管模拟领进隧道，再通过孔隙水压计对试验砂的
砂体之家的压力进行计算，通过应变片和位移计对隧道模拟管的位移以及内部的压力进行测量，这样便可以通过数值变化以及降水量变化对基坑降水引起邻近隧道变形进行模拟，方便后续工作人员进行分析。
附图说明
12.本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
13.图1为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例一的结构示意图一；
14.图2为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例一的结构示意图二；
15.图3为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例一的局部剖面结构示意图一；
16.图4为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例一的局部剖面结构示意图二；
17.图5为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例二的结构示意图；
18.图6为本实用新型一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置实施例二的限位环与过滤网装配的结构示意图。
19.主要元件符号说明如下：
20.实施例一：试验箱1、试验砂11、挡板12、通孔13、模拟板14、隧道模拟管15、应变片16、安装板17、位移计18、降水井模拟管19、孔隙水压计20；
21.实施例二：水泵21、出水管22、抽水管24、限位环25、过滤网26。
具体实施方式
22.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。
23.实施例一：
24.如图1-图4所示，本实用新型的一种控制基坑预降水引起邻近隧道变形的试验装置，包括试验箱1和试验砂11，试验箱1内部左侧安装有挡板12，挡板12均匀开设有若干通孔13，试验箱1左端安装有抽水组件，试验箱1内部右侧安装有模拟板14，模拟板14下端与试验箱1底侧内壁之间留有间隙；
25.挡板12与模拟板14以及模拟板14与试验箱1右侧内壁之间均装填有试验砂11，试验砂11内部中央安装有隧道模拟管15，隧道模拟管15位于挡板12与模拟板14之间，隧道模拟管15内部环绕安装有若干应变片16，若干的应变片16可以用以测量隧道模拟管15内部内力的变换，试验箱1上端中部安装有安装板17，安装板17上端安装有若干位移计18，若干位移计18的探头均穿过安装板17与隧道模拟管15上端固定连接，若干位移计18可以实时对隧道模拟管15的管体发生的位移进行实时检测，隧道模拟管15前后两端分别与试验箱 1内部前后两侧相抵接，试验砂11上端右侧安装有两根降水井模拟管19，两根降水井模拟管 19均位于模拟板14与试验箱1右侧内壁之间，试验砂11内部安装有若干孔隙水压计20，孔隙水压
计20可以对试验砂11之中间隙的水压进行实时检测。
26.在需要进行实验之前，优先进行填砂工作，填砂工作采用落雨法，在同一高度将总量一定的砂倒入挡板12与模拟板14以及模拟板14与试验箱1右侧内壁之间，试验砂11按照10cm/ 层的厚度分层铺设并压实，土体总厚100cm，为确保每层试验砂11性质接近，填土过程中严格控制试验砂11质量，并利用小型静力触探仪分层检验压实之后的试验砂11密实度，每层试验砂11压实之后利用环刀法检验土层密度，不断调整填砂方法以及压实方式，保证每层试验砂11密度与孔隙比可以达到材料性质试验所测得的指标要求，而隧道模拟管15、孔隙水压计20、降水井模拟管19均随着填砂的过程掩埋在试验砂11之中的指定地点，而若干位移计18、若干应变片16、孔隙水压计20均与外界数据采集仪电信连接；
27.第二步试验砂11填埋完成后，对试验砂11进行饱水，通过带通孔13的挡板12将水箱的水不断缓慢地向试验砂11输送，即通过抽水组件将水缓缓送入挡板12与试验箱1左侧内壁之间，此次试验为简便考虑，地下水位设置在地表，当水位接近试验砂11上表面时，停止向试验箱1内注水，让试验砂11静置24小时，在试验砂11不断浸透水之后，试验砂11上表面会发生沉降，并且试验砂11会持续固接，因此让试验砂11静置24小时，表明的土层便会固结基本完成，此时达到模型试验的初始状态；
28.第三部模拟降水过程，将外界水源伸入到两根降水井模拟管19之中，并且注水，此时可以通过外界工作人员对降水量以及降水深度进行控制，当降水井模拟管19进水时，水会不断浸透在试验砂11之中，在这个过程中孔隙水压计20可以对试验砂11之中间隙的水压进行实时检测，而隧道模拟管15内部的若干的应变片16可以用以测量隧道模拟管15内部内力的变换，而在这个过程中因为试验砂11的进水，试验砂11的砂体随着降水井模拟管19进水而产生移动，以及一部分砂体产生位置的改变，因此埋在试验砂11之中的隧道模拟管15会发生不规则的位移，并且试验砂11施加在隧道模拟管15之上的内力也会发生细微的改变，继而若干位移计18可以实时对隧道模拟管15的管体发生的位移进行实时检测，这样试验过程中保持试验箱1内初始水位不变并实时对孔隙水压计20、应变片16和位移计18的数值进行记录，直至结束试验，这样便可以通过控制外界降水量与降水深度对基坑降水进行模拟，继而对基坑降水引起的邻近隧道的变形机理与规律进行分析，操作简单方便。
29.本实用新型在使用时可以通过控制外界对降水井模拟管19的进水量以及进水深度进行控制，模拟基坑降水，并通水隧道模拟管15模拟领进隧道，再通过孔隙水压计20对试验砂 11的砂体之家的压力进行计算，通过应变片16和位移计18对隧道模拟管15的位移以及内部的压力进行测量，这样便可以通过数值变化以及降水量变化对基坑降水引起邻近隧道变形进行模拟，方便后续工作人员进行分析。
30.实施例二：
31.在实施例一的基础上作进一步改进，如图5-图6所示，抽水组件包括水泵21，水泵21 固定安装于试验箱1左端，水泵21的出水端安装有出水管22，出水管22一端伸入挡板12 与试验箱1左侧内壁之间，水泵21的抽水端安装有抽水管24；在需要抽水时，将抽水管24 与外界水源连接，这样便可以直接通过水泵21将水排入试验箱1内部，方便工作人员进行使用。
32.两根降水井模拟管19上端均伸出试验砂11，两根降水井模拟管19圆周一侧均安装有限位环25，两根降水井模拟管19下端均安装有过滤网26；在两根降水井模拟管19填埋在
试验砂11之中后，两个限位环25可以防止两根降水井模拟管19沉入试验砂11之中，而过滤网 26可以放置砂体进入降水井模拟管19，以免后续对降水深度的控制造成影响。
33.试验砂11为单层河砂；单层河砂(cu＝3.7，cc＝1.08),渗透系数6.15x10-10m/d，最大干密度为1.71g/cm3，方便使用的同时也能满足实验需求。
34.孔隙水压计20的型号为wtbk
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10；此型号孔隙水压计20厚度为12.95mm，外径为 13.18mm，最大量程为10kpa，精度为0.001kpa，可以使试验安装更方便的同时满足试验所需精度。
35.上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。